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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftspeichereinrichtung, wie etwa eine Gasdruckfeder für eine Stütz- und Öffnungseinrichtung, insbesondere für die Heckklappe eines Kraftfahrzeugs.
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Hintergrund
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Kraftfahrzeug-Heckklappen, die an einer oberen Begrenzung einer karosserieseitigen Heck-Öffnung schwenkbar angelenkt sind, weisen wenigstens eine, typischerweise als Gasdruckfeder ausgebildete Kraftspeichereinrichtung auf, die einerseits eine Öffnungsbewegung der Heckklappe erleichtert und unterstützt sowie die Heckklappe in ihrer Öffnungsstellung hält.
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Um zu verhindern, dass eine sich öffnende Heckklappe, etwa an eine besonders niedrige Garagendecke stößt, ist aus der
DE 10 2007 012 630 A1 eine Stütz- und Öffnungseinrichtung für eine Fahrzeugheckklappe bekannt, die vor Erreichen ihrer maximalen Öffnungsposition in einer Zwischenstellung arretierbar ist. Diese weist eine Gasdruckfeder mit einem Mantelrohr und einer darin axial verschiebbaren Kolbenstange auf. An dem Mantelrohr ist hierbei eine Kulissenführung ausgebildet, in die ein von der Kolbenstange radial abstehender Bolzen eingreift. Die Kulissenführung weist zwischen ihren axialen Endbereichen wenigstens eine Rastausnehmung auf, in die der Bolzen bei teilweise geöffneter Heckklappe eingreift und dadurch die Heckklappe in ihrer Zwischenlage festhält. Die Kulissenführung weist in einem axial mittleren Bereich eine Y-förmige Verzweigung auf. Ein Schenkel der Verzweigung führt hierbei zu der Rastausnehmung und der andere Schenkel führt unter Umgehung der Rastausnehmung zu einem axialen Endbereich der Kulissenführung.
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Eine mit einer derart zwei-stufigen Gasfeder ausgestattete Heckklappe kann, ausgehend von ihrer unteren Position, durch Ziehen und anschließendes Loslassen, ähnlich dem Kugelschreiberprinzip, vollständig geöffnet werden. Zwar ist es hierbei auch möglich, die axiale Lage der Rastausnehmung und somit die Lage der Zwischenstellung variabel zu verändern. Konstruktiv ist dies bei der bekannten Stütz- und Öffnungseinrichtung jedoch nur verhältnismäßig aufwendig zu verwirklichen.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kraftspeichereinrichtung für eine Stütz- und Öffnungseinrichtung einer Kraftfahrzeug-Heckklappe bereitzustellen, die möglichst einfach und intuitiv in nahezu beliebigen unterschiedlichen Öffnungs- und Zwischenstellungen, bevorzugt durch einen einzigen Handgriff, arretierbar ist. Die Arretierung soll hierbei derart ausgebildet sein, dass sie lediglich in einer Richtung wirkt und bevorzugt nur ein vollständiges Öffnen der Heckklappe verhindert, bzw. eine Öffnungsbewegung der Klappe begrenzt.
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Bei aktivierter Arretierung soll jedoch jederzeit das vollständige Schließen der Heckklappe möglich sein. Es ist hierbei eine weitere Aufgabe der Erfindung, dass eine einmal vom Benutzer aktivierte Arretierung der Kraftspeichereinrichtung auch nach einem wiederholten Schließen und Öffnen der Heckklappe aktiviert bleibt und die Heckklappe erst durch manuelles Entriegeln wieder in ihre vollständig geöffnete Stellung überführt werden kann.
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Erfindung
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mittels einer Kraftspeichereinrichtung nach Patentanspruch 1, einer Heckklappenanordnung gemäß Patentanspruch 14 sowie mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
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Die erfindungsgemäße Kraftspeichereinrichtung ist für eine Stütz- und Öffnungseinrichtung einer Kraftfahrzeug-Heckklappe ausgebildet. Sie ist bevorzugt beabstandet von einer Schwenkachse der Heckklappe einen Ends an der Heckklappe selbst und anderen Ends am Rand einer karosserieseitigen Hecköffnung schwenkbar befestigt und weist dementsprechend ausgebildete Verbindungsmittel auf. Die Kraftspeichereinrichtung, welche bevorzugt als pneumatische Feder- oder Gasdruckfeder ausgebildet ist, weist ein Basisteil und eine Kolbenstange auf, wobei die Kolbenstange unter Aufwendung und/oder unter Freisetzung einer in Kolbenstangen-Längsrichtung wirkenden Kraft zumindest bereichsweise, typischerweise durch mechanische Kopplung mit einem das Basisteil abdichtenden Kolben in das Basisteil einführbar ist.
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Die Kolbenstange ist hierbei mit einem Stellglied verbunden, an welchem ein Arretierglied in Längsrichtung verschiebbar geführt ist. Das Arretierglied ist wiederum zu einem zumindest unidirektionalen Arretieren von Basisteil und Kolbenstange vorgesehen und kann an unterschiedlichen Positionen des Basisteils, bezogen auf dessen Längsrichtung, lösbar an diesem arretiert werden. Ein am Basisteil arretiertes Arretierglied verhindert das Ausziehen der Kolbenstange aus dem Basisteil bis zu dessen Endlage. Insbesondere erfolgt das Arretieren von Basisteil und Kolbenstange derart, dass eine Relativbewegung von Kolbenstange und Basisteil in lediglich einer, vorzugsweise in Auszugsrichtung blockiert, in entgegen gesetzter Richtung, bevorzugt in Einführrichtung, aber stets möglich ist.
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So verhindert das Arretierglied in bevorzugter Ausgestaltung nicht die Schließbewegung der Heckklappe, durch welche die Kolbenstange in ihre Grundstellung in das Basisteil hineingeschoben wird. Dadurch, dass das Arretierglied an unterschiedlichen Positionen längs des Basisteils an diesem lösbar arretierbar ist, kann die Kraftspeichereinrichtung eine variabel und universell einstellbare Öffnungsbegrenzung der Kraftspeichereinrichtung bereitstellen, wobei ausgehend von wechselseitig arretierten Lage von Kolbenstange und Basisteil, die Kolbenstange in ihre Grundstellung in das Basisteil verbracht werden kann, ohne dass hierfür ein Aufheben der Arretierung erforderlich wäre.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass das Arretierglied innerhalb eines vorgegebenen Verschiebewegs in Längsrichtung am Stellglied geführt ist. In seiner entriegelten Konfiguration kann beispielsweise vorgesehen werden, dass das Arretierglied sozusagen lose innerhalb oder am Stellglied angeordnet ist und bei einem wechselseitigen Verschieben von Basisteil und Kolbenstange über das Stellglied zusammen mit der Kolbenstange gegenüber dem Basisteil bewegt wird.
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Von Vorteil ist nach einer weiteren Ausgestaltung das Arretierglied gegenüber dem Stellglied drehgesichert, sodass durch eine Verdrehung des Stellglieds gegenüber dem Basisteil und/oder gegenüber der Kolbenstange das Arretierglied, in Längsrichtung betrachtet, am Basisteil arretiert werden kann. Durch den wechselseitigen Eingriff von Arretierglied und Stellglied ist trotz axial fixiertem Stellglied ein unidirektionales Verstellen der Kolbenstange gegenüber dem Basisteil möglich.
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Befindet sich jedoch das Arretierglied im Bereich eines Endabschnitts des am Stellglied vorgesehenen Verschiebewegs, so blockiert das axial am Basisteil fixierte Arretierglied eine weitere Axialbewegung des Stellglieds und somit auch der Kolbenstange gegenüber dem Basisteil. Die relative Lage des Arretierglieds in Bezug auf den vom Stellglied vorgegebenen Verschiebeweg ist derart gewählt, dass unmittelbar nach Arretierung von Arretierglied am Basisteil eine weitere Auszugsbewegung der Kolbenstange verhindert, aber stets ein vollständiges Einführen der Kolbenstange in ihre Grundstellung gegenüber dem Basisteil möglich ist.
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Nach weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Basisteil als Zylinder einer pneumatischen Feder ausgebildet ist und an seinem Außenumfang mehrere, in Zylinderlängsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Rastelemente aufweist, mit welchen das Arretierglied zusammenwirkt. Bevorzugt sind jene Rastelemente in Längs- bzw. Axialrichtung äquidistant beabstandet voneinander angeordnet. Ferner ist eine Vielzahl von in Axialrichtung nebeneinander angeordneten Rastelementen vorgesehen, die ein wechselseitiges Arretieren von Arretierglied und Basisteil in einer nahezu beliebigen relativen axialen Position zueinander ermöglichen. Die Axialerstreckung als auch der axiale Abstand der am Basisteil vorgesehenen Rastelemente bestimmt die Schrittweite der Arretierung von Basisteil und Kolbenstange, mithin die Arretierung der zugeordneten Heckklappe.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, dass die Rastelemente als in Umfangsrichtung des Basisteils ausgerichtete und mit einer Einführschräge versehene Rastzähne ausgebildet sind. Ein in Umfangsrichtung spitz zulaufender Rastzahn erleichtert das Einrasten eines hiermit korrespondierend ausgebildeten Rastelements des Arretierglieds. Die Rastelemente erstrecken sich zudem bevorzugt radial nach außen am Basisteil.
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Nach einer Weiterbildung ist ferner vorgesehen, dass das Stellglied drehbar an einem freien, dem Basisteil abgewandten Endabschnitt der Kolbenstange gelagert ist. Die Drehachse des Stellglieds kann dabei mit der Kolbenstange zusammenfallen oder sich senkrecht hierzu erstrecken. Auf jeden Fall sind das Stellglied und die Kobenstange, bezogen auf die Längs- bzw. Axialrichtung der Kraftspeichereinrichtung fest miteinander verbunden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung erweist es sich ferner als vorteilhaft, wenn das Stellglied als hohler, z. B. als hohlzylindrischer Schaft ausgebildet ist, der an seiner Innenseite zumindest ein sich in Längsrichtung erstreckendes Formschlussmittel aufweist, welches mit zumindest einem radial außenliegenden Formschlussmittel des Arretierglieds korrespondiert.
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Über die wechselseitigen Formschlussmittel von Stellglied und Arretierglied kann eine Verdrehsicherung implementiert werden, wobei durch Drehung des Stellglieds um seine mit der Kolbenstange zusammenfallenden Drehachse das Arretierglied ebenfalls eine entsprechende Drehbewegung erfährt durch welche es mit außen am Basisteil vorgesehenen Rastelementen in Eingriff gelangt und auf diese Art und Weise am Basisteil axial fixiert wird. Die miteinander korrespondierenden Formschlussmittel von Arretierglied und Stellglied erlauben hierbei nach wie vor eine Relativbewegung zwischen Arretierglied und Stellglied in Längs- oder Axialrichtung innerhalb vorgegebener Grenzen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung weist das Stellglied zumindest eine sich in Längsrichtung erstreckende Führungsnut mit einem dem freien Ende der Kolbenstange abgewandten Endanschlag auf. Ferner ist hierbei ein radial nach außen ragender Zapfen des Arretierglieds in der Führungsnut längsverschieblich geführt. Gelangen der nach außen ragende Zapfen des Arretierglieds und der Endanschlag der innenliegenden Führungsnut des Stellglieds einander zur Anlage, wird eine weitere Relativbewegung von Arretierglied und Stellglied und somit auch von Basisteil und Kolbenstange und letztlich ein vollständiges Öffnen der Heckklappe verhindert.
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Die im Schaft ausgebildete Führungsnut weist typischerweise eine Länge auf, die, ausgehend von jeder denkbaren Sperrstellung, ein vollständiges Schließen der Heckklappe und somit ein Überführen der Kolbenstange in ihre Grundstellung am Basisteil erlaubt. Die innenliegende Nut sowie der die Nut aufnehmende hohlzylindrische Schaft des Stellglieds sind dementsprechend lang in Axialrichtung auszubilden. Ein derartiges Stellglied stellt zudem eine Schutzeinrichtung für Kolbenstange und Basisteil bereit und wirkt einer Verschmutzung von Kolbenstange und Basisteil entgegen.
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Abweichend von der geschilderten Ausgestaltung kann ferner für die wechselseitigen Formschlussmittel von Stellglied und Arretierglied vorgesehen werden, dass der hohlzylindrische Schaft des Stellglieds zumindest einen radial nach innen ragenden Zapfen oder Vorsprung aufweist, der in einer radial nach innen ausgebildeten Nut des Arretierglieds läuft.
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Bei einer weiterführenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das am Basisteil in Längsrichtung fixierbare Arretierglied über den zumindest einen radial nach außen ragenden und mit dem Endanschlag zusammenwirkenden Zapfen eine Auszugsbewegung der Kolbenstange aus dem Basisteil heraus begrenzt. Insoweit erfüllt der Formschluss von Arretierglied und Stellglied eine Doppelfunktion. Zum einen kann hierdurch eine Drehbewegung des Stellglieds relativ zum Basisteil auf das Arretierglied übertragen werden. Zum anderen wird ein axialer Endanschlag für das Stellglied bereitgestellt, so dass aufgrund der starren axialen Verbindung von Stellglied und Kolbenstange eine Arretierung der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder erreicht werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Arretierglied bezogen auf die am Basisteil vorgesehenen Rastelemente zwischen einer Arretierstellung und einer Freigabestellung in Radialrichtung verschiebbar am Basisteil und/oder am Stellglied geführt. Insoweit kann ein Arretieren des Arretierglieds und hiermit auch des Stellglieds am Basisteil allein durch eine in radiale Richtung weisende Verschiebebewegung des Arretierglieds erfolgen.
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Beispielsweise kann das Arretierglied in Radialrichtung in eine Raststellung gedrückt und aus dieser auch wieder herausgezogen bzw. durch Aufwendung entgegengerichteten Drucks wieder in die Freigabestellung überführt werden. Das am Stellglied vorgesehene und sich in Längsrichtung des Stellglieds erstreckende Formschlussmittel ist hierbei bevorzugt als Langloch ausgebildet, welches von Vorteil vom radial nach außen ragenden Formschlussmittel des Arretierglieds, etwa von einem Zapfen, durchsetzt ist.
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Das Formschlussmittel des Arretierglieds kann hierbei gleichzeitig als Betätigungsmittel dienen. Indem beispielsweise radial nach innen gerichteter Druck auf den Führungszapfen des Arretierglieds ausgeübt wird, kann dieses z. B. radial nach innen, in eine Arretierstellung überführt werden. Von Vorteil weist das Stellglied hierbei zwei diametral gegenüberliegende Langlöcher auf, in welchen dementsprechend symmetrisch ausgebildete Zapfen ein und desselben Arretierglieds zu liegen kommen.
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So ist insbesondere vorgesehen, dass das Arretierglied als Ganzes in Radialrichtung innerhalb des Stellglieds verschiebbar ist. Wird z. B. einer der Zapfen radial nach innen gedrückt, so führt dies zu einer radial nach außen verschobenen, das zugeordnete Langloch des Stellglieds durchsetzenden Lage des gegenüberliegenden Zapfens. Zum Lösen der Arretierung kann sodann der radial nach außen verschobene Zapfen in ähnlicher Art und Weise radial nach innen gedrückt werden.
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Hierbei ist ferner vorgesehen, dass das Stellglied einen mit der vorgesehenen radialen Verschiebebewegung des Arretierglieds entsprechenden Aufnahmeraum aufweist, der ein radiales Verschieben des Arretierglieds zwischen einer Arretier- und Freigabestellung ermöglicht. Des Weiteren kann vorgesehen werden, dass das Arretierglied einen das Basisteil in Umfangsrichtung umschließenden Ring aufweist, welcher über einen entsprechend der Verschiebebewegung oval ausgebildeten Innenraum verfügt, nämlich um das Arretierglied in Radialrichtung am Basisteil zumindest zwischen Freigabe- und Arretierstellung reversibel zu verschieben.
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Das Arretierglied weist hierbei ferner an seiner dem Basisteil zugewandten Innenseite mit den am Basisteil ausgebildeten Rastelementen korrespondierende Ausnehmungen auf, in welchen die basisteilseitigen Rastelemente in Axial- oder Längsrichtung frei verschiebbar sind, wenn sich das Arretierglied in seiner Freigabestellung befindet. Wird das Arretierglied jedoch in seine Arretierstellung überführt, so gelangt es mit einem das Basisteil umschließenden Ringabschnitt mit den am Basisteil vorgesehenen Rastelementen in Eingriff, sodass das Arretierglied, bezogen auf die Längsrichtung des Basisteils, an diesem fixiert ist. Die Fixierung des Arretierglieds am Basisteil schränkt insoweit die Verschiebbarkeit des mit dem Arretierglied über die Langlochführung in Eingriff stehenden Stellglieds ein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass das Stellglied als ein das Basisteil umschließender Ring ausgebildet ist, der über mehrere radial außenliegende und in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Formschlusselemente drehgesichert mit dem Stellglied in Eingriff bringbar ist und je nach relativer Drehstellung von Stellglied und Basisteil, in Längsrichtung am Basisteil fixierbar ist. Für jene Fixierung weist der Ring vorzugsweise radial nach innen ragende Rastelemente auf, die mit korrespondierenden außenliegenden Rastelementen des Basisteils, je nach relativer Drehstellung von Basisteil und Arretierglied, miteinander in Eingriff stehen und so das Arretierglied in Axialrichtung am Basisteil fixieren oder freigeben.
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Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Stellglied schwenkbar und/oder radial verschiebbar gegenüber dem Basisteil angeordnet ist und entsprechend durch eine Schwenk- oder Verschiebebewegung in oder außer Eingriff mit den am Basisteil vorgesehenen Rastelementen bringbar ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann hierbei ferner vorgesehen werden, das Stellglied und das Arretierglied über zumindest ein Federelement mechanisch miteinander zu koppeln. Sollte beispielsweise ein Rastelement des Arretierglieds stumpf auf einen Rastvorsprung oder auf ein Rastglied des Basisteils treffen, sodass in der vorherrschenden axialen Relativposition von Arretierglied und Basisteil ein wechselseitiges Einrasten ihrer Rastelemente nicht möglich ist, so kann das vom Anwender auf das Stellglied ausgeübte Drehmoment beispielsweise mit einer Drehfeder gespeichert werden.
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Es ist dabei ergänzend vorzusehen, dass das Stellglied in der verdrehten Stellung am Basisteil und/oder an der Kolbenstange drehfixiert ist. Lässt der Anwender sodann die Heckklappe los und vollzieht diese infolge der Schwerkraft oder infolge der vom Kraftspeicherelement ausgeübten Kraft eine auch nur geringe Bewegung, so können die wechselseitigen Rastelemente von Arretierglied und Basisteil unter Einwirkung der von der Drehfeder gespeicherten mechanischen Energie miteinander verrasten.
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Unabhängig davon kann ferner vorgesehen sein, etwa mit Hilfe eines Federelements das Arretierglied in Axialrichtung, das heißt in Längsrichtung am Stellglied zu fixieren oder vorzuspannen. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass sich das Arretierglied stets an einem dem freien Ende der Kolbenstange abgewandten Bereich des Stellglieds und somit bevorzugt nahe einem Endanschlag einer stellgliedseitigen Führungsnut befindet.
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Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner eine Heckklappenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer schwenkbar an einer Hecköffnung der Fahrzeugkarosserie angeordneten Heck- oder Kofferraumklappe, welche von ihrer Schwenkachse beabstandet zumindest eine die Klappe und die Karosserie miteinander koppelnde und zuvor beschriebene Kraftspeichereinrichtung aufweist.
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Daneben ist ferner ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Heckklappenanordnung und/oder mit einer zuvor beschriebenen Kraftspeichereinrichtung im Rahmen der Erfindung, wobei die Kraftspeichereinrichtung auch für andere schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angelenkte Klappen, wie etwa grundsätzlich auch für eine Motorhaube anwendbar ist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1a bis 1f eine schematische Darstellung der Kraftspeichereinrichtung in unterschiedlichen Konfigurationen,
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2a und 2b eine schematische Darstellung einer Kraftspeichereinrichtung in Entriegelungsstellung,
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3a bis 3c die Kraftspeichereinrichtung gemäß 2 in verriegeltem oder arretiertem Zustand,
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4a und 4b eine Ausführungsvariante von mit Einführschrägen versehenen Rastelementen,
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5 eine schematische perspektivische Darstellung eines Stellglieds,
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6 eine perspektivische Darstellung des Basisteils,
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7 einen Arretierring in Draufsicht,
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8 einen Querschnitt durch das Basisteil,
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9 eine Querschnittsdarstellung des das Basisteil einfassenden Arretierglieds in Freigabestellung und
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10 eine weitere Ausgestaltung des Kraftspeichereinrichtung in Längsrichtung geschnitten,
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10a einen Querschnitt durch die Ausgestaltung gemäß 10 entlang der Schnittlinie A-A,
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11a und 11b eine weitere Ausgestaltung der Kraftspeichereinrichtung in entriegeltem Zustand in unterschiedlichen Positionen,
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12a bis 12c die Ausgestaltung gemäß der 11a und 11b in verriegeltem Zustand in unterschiedlichen Auszugspositionen,
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13 eine schematische Darstellung einer Gasdruckfeder mit einer Kraftspeichereinrichtung gemäß der 11 und 12,
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14a zeigt eine weitere Ausgestaltung der Kraftspeichereinrichtung mit einem in Radialrichtung zwischen Arretier- und Freigabestellung beweglichen Arretierglied,
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14b zeigt die Kraftspeichereinrichtung gemäß 14a bei der Arretierung des Arretierglieds,
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14c verdeutlicht aus der Arretierstellung heraus ein nach wie vor mögliches Zusammenschieben der Kraftspeichereinrichtung und
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14d zeigt die maximale Auszugsposition der Kraftspeichereinrichtung im verriegelten Zustand,
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15a gibt einen Querschnitt durch das Arretierglied gemäß 14a in einer Entriegelungsstellung wieder und
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15b zeigt einen der 15a entsprechenden Querschnitt mit verriegeltem Arretierglied.
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In den 1 bis 4 ist der grundlegende Arretiermechanismus für die Kraftspeichereinrichtung 10 vereinfacht und schematisiert dargestellt. Die Kraftspeichereinrichtung 10 weist ein als Zylinder 12 ausgebildetes Basisteil auf, in welchen eine mit einem Kolben verbundene Kolbenstange 14 unter Aufwendung einer Kraft 13 einführbar ist. Durch Hineindrücken des Kolbens bzw. der Kolbenstange 14 in den Zylinder 12 wird ein im Zylinder befindliches Gas komprimiert.
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Sobald die auf die Kraftspeichereinrichtung 10 einwirkende externe Kraft 13 nachlässt, wird die Kolbenstange 14 unter Bereitstellung einer entgegengerichteten Kraft aus dem Zylinder 12 herausgeschoben. Die hierbei freiwerdende Kraft kann beispielsweise die Öffnungsbewegung einer Fahrzeugheckklappe unterstützen und/oder die Heckklappe in ihrer vollständig oder teilweise geöffneten Stellung halten.
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Mit der Kolbenstange 14 ist ein Stellglied 16 verbunden, welches im Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 8 drehbar am oberen Endabschnitt der Kolbenstange 14 gelagert ist. Das Stellglied 16, welches insbesondere als zylindrischer Mantel ausgebildet ist, weist eine in Längsrichtung (z) verlaufende Nut 17 auf, in welcher ein Arretierglied 18 in Längs- bzw. Axialrichtung (z) verschiebbar geführt ist.
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In den verschiedenen Konfigurationen gemäß der 1a, 1b und 1c, welche einer Zwischenstellung, einer Auszugsstellung und einer Grundstellung der Kraftspeichereinrichtung 10 entsprechen, befindet sich das Arretierglied 18 nahe dem unteren Endabschnitt des Stellglieds 16. Es wird beispielsweise von einem radial nach innen ragenden Flansch 56 am Endabschnitt des Stellglieds 16 gehalten, wie dies beispielhaft in 10 verdeutlicht ist. Alternativ kann das Arretierglied 18 in einer innenseitigen Kulisse 17 des Stellglieds 16 axial geführt werden.
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Die Konfiguration gemäß 1d entspricht im Wesentlichen derjenigen der 1a. Eine mit der Kraftspeichereinrichtung 10 ausgestattete Stütz- und Öffnungseinrichtung einer Kraftfahrzeug-Heckklappe befindet sich hierbei in einer Zwischenstellung. Diese kann durch eine in 1e symbolisierte Drehbewegung des Stellglieds 16 arretiert werden. Da das Stellglied 16 und das Arretierglied 18 zueinander drehgesichert sind erfährt das Arretierglied 18 eine dem Stellglied 16 korrespondierende Drehbewegung.
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Durch diese Drehung wird das Arretierglied 18 in Axialrichtung (z) am Basisteil 12 fixiert, wie dies aus 1f hervorgeht. Das Arretierglied 18 verweilt hierbei dauerhaft in der gezeigten arretierten Position am Zylinder 12 und verhindert, dass das Stellglied über die in 1d oder 1e gezeigte Konfiguration hinaus nach oben bewegt wird. Insoweit wirkt das Arretierglied 18 auch als axialer Endanschlag für die Auszugsbewegung des Stellglieds 18 nach oben. Da das Stellglied 16 zumindest in Axialrichtung mit der Kolbenstange 14 fest verbunden ist, kann durch die Arretierung des Arretierglieds 18 am Zylinder 12 eine Auszugsbewegung der Kolbenstange 14 aus dem Zylinder 12 heraus in der aufgezeigten Art und Weise begrenzt werden.
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In den 2a und 2b ist das Wirkungsprinzip des Arretiermechanismus exemplarisch verdeutlicht. Der Zylinder 12 weist beispielsweise mehrere in Axialrichtung voneinander beabstandete Rastelemente 15 auf, die zur Aufnahme und Arretierung des Arretierglieds 18 ausgebildet sind. In der entriegelten Stellung gemäß der 2a und 2b befinden sich die zylinderseitigen Rastelemente 15 und das Arretierglied 18 jedoch außer Eingriff. Wie aus einem Vergleich der 2a und 2b hervorgeht, können das Basisteil 12 und die nur implizit über die Führungsnut 17 des Stellglieds 16 angedeutete Kolbenstange ungehindert zwischen maximaler und minimaler Auszugsposition zueinander bewegt werden.
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Wird jedoch das Stellglied 16, bezogen auf die Umfangsrichtung des Zylinders 12 verdreht, so wird das Arretierglied 18 zwischen zwei in Axialrichtung benachbarten Rastelementen 15 des Zylinders 12 fixiert, wie in 3a verdeutlicht. Aus dieser verriegelten oder arretierten Position heraus ist ein weiteres Herausziehen der Kolbenstange 14 aus dem Zylinder 12 unmöglich, da das Arretierglied 18 in der in 3d gezeigten Stellung mit einem Endanschlag 34 der Führungskulisse 17 zur Anlage gelangt.
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Diese Arretierung verhindert jedoch keineswegs eine Schließbewegung der Heckklappe und ein hiermit verbundenes Einschieben der Kolbenstange 14 in das Basisteil 12, wie dies anhand der Darstellung gemäß 3c ersichtlich ist. Es ist hierbei nur für eine ausreichende Länge der Führungskulisse 17 zu sorgen, so dass die Kraftspeichereinrichtung 10 ausgehend von jeder denkbaren Arretierstellung in ihre Grundstellung überführbar ist.
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In den 4a bis 4c ist der Arretiermechanismus in einer weiteren Ausgestaltung dargestellt. Das Arretierglied 18 ist quasi als Kulissenstein in Axialrichtung (z) in der Kulisse 17 des als zylindrische Hülse ausgebildeten Stellglieds 16 axial geführt. Durch ein Verdrehen des Stellglieds 16 gegenüber dem Basisteil 12 wird das Arretierglied 18 zwischen zwei in Axialrichtung benachbart angeordneten Rastelementen 35 fixiert. Die außen am Zylinder 12 angeordneten Rastelemente 35 weisen an zumindest einem, der Kulisse 17 zugewandten Endabschnitt in Umfangsrichtung eine spitz zulaufende Einführschräge 36 auf, die das wechselseitige Einrasten und Fixieren von Rastelementen 35 und Arretierglied 18 vereinfachen.
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Aus der in 4b gezeigten Arretierstellung heraus ist ein weiteres Öffnen der Heckklappe bzw. ein Herausziehen der Kolbenstange 14 aus dem Zylinder 12 nicht möglich. Aufgrund der nach oben gerichteten Längserstreckung der Führungskulisse 17 ist jedoch aus dieser Stellung heraus ein nach unten gerichtetes Verschieben des Stellglieds 16 in Richtung Grundstellung stets möglich.
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5 zeigt in perspektivischer Darstellung das unten offen und hohlzylindrisch ausgebildete Stellglied 16, welches innenseitig über seinen Umfang verteilt drei Führungskulissen 17 für ein oder mehrere Arretierglieder 18 aufweist. In 6 ist in isolierter perspektivischer Darstellung die Gasdruckfeder mit Zylinder 12 und Kolbenstange 14 gezeigt. Außen am Zylindermantel sind hierbei in Axialrichtung äquidistant voneinander beabstandete Rastelemente oder Rastzähne 35 vorgesehen, die jeweils zu ihren freien Endabschnitten hin verjüngt ausgebildet sind und hierbei Einführschrägen 36 für ein vereinfachtes wechselseitiges Einrasten von Zylinder 12 und Arretierglied oder -Glieder 18 aufweisen.
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In 7 ist ein ringförmiges ausgebildetes Arretierglied 18 exemplarisch dargestellt. Es weist insgesamt vier über seinen Umfang verteilt angeordnete und radial nach innen ragende Rastelemente 38 auf, die in entsprechend an der Außenseite eines in 8 gezeigten zugeordneten Zylinders 12 verteilt angeordnete Rastelemente 35 eingreifen. In 7 ist hierbei in strichlinierter Darstellung die einrastende und gedrehte Konfiguration des Arretierglieds 18 gezeigt. Die nach innen ragenden Rastelemente 38 verlagern sich dabei in die Positionen 38'.
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Radial nach außen ragend, weist das Arretierglied 18 ebenfalls vier über seinen Umfang verteilt angeordnete Führungszapfen 50 auf, mit welchen das Arretierglied 18 drehfest mit etwa einem in 5 gezeigten Stellglied 16 in Eingriff steht. Die nach außen ragenden Führungszapfen 50 sind hierbei in den innenliegenden längserstreckten Kulissen oder Nuten 17 des Stellglieds 16 geführt. Anzahl und Position der radial nach außen ragenden Führungszapfen und der hiermit korrespondierenden Führungsnuten 17 sind hierbei natürlich aufeinander abzustimmen. So sind bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen etwa drei gleichmäßig über den Umfang des Zylinders 16 verteilt angeordnete Kulissen und Führungszapfen vorgesehen.
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9 zeigt die ineinanderliegenden und in 7 und 8 separat gezeigten Komponenten 18, 12 der Kraftspeichereinrichtung 10 in einer entriegelten Konfiguration, wie sie beispielhaft in den 2a und 2b dargestellt ist.
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Durch Drehen des in 9 radial außen dargestellten Stellglieds 16 entgegen dem Uhrzeigersinn, gelangen die nach innen ragenden Rastelemente 38 des Arretierglieds 18 mit den korrespondierenden und über den Umfang des Zylinders 12 verteilt angeordneten Rastelementen 35 in Eingriff. Hierdurch wird das Arretierglied 18 axial am Zylinder 12 fixiert. Eine Verstellbewegung von Stellglied 16 und damit der Kolbenstange 14 gegenüber dem Basisteil wird somit begrenzt.
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Im Längsschnitt gemäß 10 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Das Stellglied 16 weist hierbei ergänzend oder abweichend von der Darstellung gemäß 5 an seinem unteren Endabschnitt einen nach innen ragenden flanschartigen Endabschnitt 56 auf, der als Endanschlag für die Öffnungsbegrenzung der Stütz- und Öffnungseinrichtung dienen soll. Der senkrecht hierzu und stark vergrößert sowie ohne Krümmung dargestellte Querschnitt A-A in 10a zeigt, dass das nach innen ragende Rastelement 38 des Arretierglieds 18 außer Eingriff mit dem zylinderseitigen Rastelement 15 ist.
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Ferner weist das Arretierglied 18 hierbei an seinem radial außenliegenden Rand eine sich in Axialrichtung erstreckende Nut 52 auf, in die ein radial nach innen ragender Zapfen oder Vorsprung 54 des äußeren Stellglieds 16 eingreift. Jene Nut- und Federverbindung stellt eine Drehsicherung von Stellglied 16 und Arretierglied 18 zur Verfügung. Durch Ausübung eines Drehmoments auf das Stellglied 16 relativ zum Zylinder 12 wird ein Ineinandergreifen der wechselseitigen Rastelemente 15, 38 erreicht, sodass das Arretierglied zwischen axial benachbarten Rastelementen 15 arretiert werden kann.
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In den 11 bis 13 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Abweichend von den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 bis 10 ist hierbei das Stellglied 26 schwenkbar am freien Ende der Kolbenstange 24 angelenkt. Die Schwenkachse verläuft hierbei senkrecht zur Längsachse der Kolbenstange 24 bzw. des die Kolbenstange 24 aufnehmenden Zylinders 22. Das Stellglied 26 weist hierbei ferner zwei nach unten ragende längliche Schenkel 30 auf, die jeweils eine in sich geschlossene Kulisse bzw. ein entsprechendes Langloch 27 aufweisen, in welchem ein Arretierglied 28 verschiebbar geführt ist.
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Der als Basisteil fungierende Zylinder 22 weist auch hierbei radial nach außen ragende Rastelemente 25 auf, an denen das Arretierglied 28 axial arretiert werden kann. Zum Arretieren ist hierbei eine Schwenkbewegung des Stellglieds 26 vorgesehen.
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Während die Kraftspeichereinrichtung 20 in der Darstellung gemäß 11a ihre maximale Auszugsposition einnimmt, sich aber in 11b in einer Zwischenstellung befindet, kann, ausgehend von der Konfiguration nach 11b, das Arretierglied 28 mit der außenliegenden Verzahnung 25 des Zylinders 22 in Eingriff gebracht werden. Ausgehend von dieser Stellung ist ein weiteres Ausziehen der Kolbenstange 24 aus dem Zylinder 22 heraus nicht möglich, da das Arretierglied 28 die Führungskulisse 27 durchsetzt und mit einem unteren Endanschlag 32 der Führungskulisse 27 in Anlagestellung tritt. Es ist, ausgehend von 12a, lediglich das Überführen der Kolbenstange 24 in ihre Grundstellung gemäß 12b möglich. Solange das Arretierglied 28 in der verriegelten Stellung verweilt, ist das Ausziehen bzw. das Öffnen der Heckklappe auf die eingestellte Zwischenstellung beschränkt.
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In 13 ist ferner eine mögliche Außenansicht der Kraftspeichereinrichtung 20 gemäß der 11 und 12 gezeigt. Das dort nicht explizit gezeigte Stellglied 26 ist hierbei von einem zylindrischen Mantelteil 46 umgeben, welches in einem unteren Bereich ein Betätigungsglied 48 aufweist, mittels dem das im Wesentlichen als Schieber oder Riegel ausgebildete Arretierglied 28 in und außer Eingriff mit der Verzahnung 25 des Zylinders 22 gebracht werden kann. Ferner sind in 13 die jeweiligen Anbindungspunkte 42, 44 der Kraftspeichereinrichtung zur Befestigung derselben an der Heckklappe bzw. an der Fahrzeugkarosserie schematisch dargestellt.
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In den 14a bis 14d sowie 15a und 15b ist eine weitere Kraftspeichereinrichtung gezeigt, die ein Basisteil 22 mit radial nach außen ragenden Rastelemente 25 aufweist, die in Axial- bzw. Basisteillängsrichtung voneinander beabstandete jeweils radial nach außen ragende Rastelemente 25 aufweist. Im Unterschied zur in den 11 und 12 gezeigten Ausführungsform ist hier jedoch eine ausschließlich in Radialrichtung erfolgende Betätigung des Arretierglieds 66 vorgesehen. Das Arretierglied 66 ist bevorzugt einstückig ausgebildet und ist mit einem radial nach außen ragenden Zapfen 64 versehen, der ein im Stellglied 60 ausgebildetes Langloch 62 durchsetzt und in Axialrichtung hierin geführt ist.
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Das Stellglied 60 ist hierbei von kubischer Gestalt, kann aber gleichermaßen auch eine hiervon abweichende Kontur, wie z. B. eine Zylindergeometrie aufweisen.
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Der radial nach außen ragende, am Arretierglied 66 ausgebildete Zapfen 64 fungiert gleichermaßen als Betätigungselement. Durch Ausübung einer radial nach innen gerichteten Verschiebekraft auf den Zapfen 64, wie dies z. B. in 14b verdeutlicht ist, kann das Arretierglied 66 aus seiner in 15a gezeigten Freigabestellung in die in 15b dargestellte Arretierstellung überführt werden. Hierbei gelangt das Arretierglied 66 mit seinem innen liegenden Ringabschnitt mit den zueinander gegenüberliegenden Rastelementen 25 des Basisteils 22 in Eingriff.
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Das Arretierglied 66 ist sodann, wie in 14d dargestellt, in Axialrichtung am Basisteil 22 fixiert. In dieser Fixier- oder Arretierstellung ist gleichwohl ein Zusammendrücken der Gasdruckfeder, mithin ein Einführen der Kolbenstange 14 in das Basisteil 22 möglich. Jedoch ist auch hier durch die Arretierung des Arretierglieds 66 am Basisteil 22 die maximale Auszugsbewegung der Kraftspeichereinrichtung begrenzt, wie dies in 14b dargestellt ist. Ähnlich wie bereits zuvor erläutert, bildet der radial nach außen ragende Zapfen 64 einen Endanschlag für die im Langloch 62 geführte Auszugsbewegung des Stellglieds 60. So blockiert die Anlagestellung des Zapfens 64 am unteren Ende 63 des Langlochs 62 eine weitergehende, etwa nach oben gerichtete Auszugsbewegung.
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Bevorzugt weist das Arretierglied 66 hierbei nicht nur einen sondern zwei diametral gegenüberliegende Zapfen 64 auf, wobei durch ein nach innen gerichtetes Eindrücken eines der Zapfen 64 der jeweils gegenüberliegende andere Zapfen um den Verschiebeweg des Arretierglieds 66 radial nach außen verschoben und zur reversiblen Verschiebung des Arretierglieds dementsprechend wieder radial nach innen gedrückt werden kann.
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Wie in den 15a und 15b verdeutlicht, weist das Arretierglied 66 einen um die Verschiebebewegung radial erweiterten Ringinnenbereich 68 auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechend der zylindrischen Formgebung des Basisteils 22 eine ovale Querschnittsgeometrie aufweist. Die lange Achse des Ringinnenquerschnitts fällt hierbei bevorzugt mit einer gedachten Verbindungsachse diametral gegenüberliegender Zapfen 64 zusammen.
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Um 90° gedreht hierzu weist der Ringinnenbereich 68 des Arretierglieds 66 eine Ausnehmung 65 auf, die hinsichtlich Form und Größe mit den am Basisteil 22 vorgesehenen Rastelementen korrespondiert. Auf diese Art und Weise kann das Arretierglied 66 in seiner in 15a angedeuteten Freigabestellung frei am Basisteil entlang, in Längsrichtung verschoben werden und jeweiligen situationsbezogenen Anforderungen, an unterschiedlichen Positionen am Basisteil 22 durch ein radial nach innen gerichtetes Eindrücken des Führungszapfens 64 arretiert werden.
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Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung, zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftspeichereinrichtung
- 12
- Zylinder
- 13
- Externe Kraft
- 14
- Kolbenstange
- 15
- Rastelement
- 16
- Stellglied
- 17
- Kulisse
- 18
- Arretierglied
- 20
- Kraftspeichereinrichtung
- 22
- Zylinder
- 24
- Kolbenstange
- 25
- Rastelement
- 26
- Stellglied
- 27
- Kulisse
- 28
- Arretierglied
- 30
- Schenkel
- 32
- Endanschlag
- 34
- Endanschlag
- 35
- Rastelement
- 36
- Einführschräge
- 38
- Rastelement
- 42
- Befestigungselement
- 44
- Befestigungselement
- 46
- Mantelteil
- 48
- Betätigungsglied
- 50
- Führungszapfen
- 52
- Nut
- 54
- Zapfen
- 56
- Endanschlag
- 60
- Stellglied
- 62
- Langloch
- 63
- Endanschlag
- 64
- Zapfen
- 65
- Ausnehmung
- 66
- Arretierglied
- 68
- Ringinnenbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007012630 A1 [0003]
