DE102011016729B4

DE102011016729B4 - Vorrichtung zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011016729B4
Application number: DE201110016729
Authority: DE
Inventors: Franz Binder; Manfred Schindler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: EP2511461A2; DE102011016729A1; EP2511461A3

Abstract

Vorrichtung 1 zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür 2 gegen die Schwerkraft zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung, aufweisend ein Energiespeicherelement 3, eine Nachführkulisse 4 mit einer Steuerkurve 5 und eine an der Klappe oder Tür 2 angreifende Koppelstange 6, wobei das Drehmoment des Energiespeicherelements 3 auf einen in der Steuerkurve 5 geführten längenveränderlichen Hebel 7 einwirkt, der die mit dem längenveränderlichen Hebel 7 zusammenwirkende Koppelstange 6 im Wesentlichen translatorisch bewegen kann und wobei die Nachführkulisse 4 durch eine Aktuatorik 8 bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür gegen die Schwerkraft zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung, aufweisend ein Energiespeicherelement, eine Nachführkulisse mit einer Steuerkurve und eine an der Klappe oder Tür angreifende Koppelstange, wobei das Drehmoment des Energiespeicherelements auf einen in der Steuerkurve geführten längenveränderlichen Hebel einwirkt, der die mit dem längenveränderlichen Hebel zusammenwirkende Koppelstange im Wesentlichen translatorisch bewegen kann und ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Kraftfahrzeugbau zur Verringerung der Betätigungskräfte beim Verschwenken einer Klappe oder Tür gegen die Schwerkraft zwischen einer Geschlossenstellung und einer Offenstellung und gegebenenfalls für eine Selbsthaltung der Klappe oder Tür in einer oder mehreren Öffnungsstellungen verwendet.
Die gattungsbildende WO 2010/025817 A9 zeigt ein Energiespeicherelement in Form eines vorgespannten Drehstabfedersystems, das einseitig in einem Lagerbock festgesetzt ist und anderseits sein Drehmoment an einen längenveränderlichen Hebel abgibt. Der längenveränderliche Hebel ist in einer Steuerkurve einer Nachführkulisse verschiebbar geführt, wobei an dem Gleitstein eine im Wesentlichen translatorisch bewegbare Koppelstange angreift, die über einen Scharnierhebel die Klappe oder Tür verschwenken kann.
Die nachveröffentlichte DE 10 2010 023 970 A1 offenbart ebenso eine gattungsgemäße Vorrichtung zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür gegen die Schwerkraft zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung, die ein Energiespeicherelement, eine Nachführkulisse mit einer Steuerkurve und eine an der Klappe oder Tür angreifende Koppelstange aufweist, wobei das Drehmoment des Energiespeicherelements auf einen in der Steuerkurve mittelbar oder unmittelbar geführten längenveränderlichen Hebel, der die Koppelstange im Wesentlichen translatorisch bewegen kann, zur Beeinflussung des von dem Energiespeicherelement bereitgestellten Drehmoments einwirkt.
Als Nachteil ist zu nennen, dass durch die in die Nachführkulisse physisch eingebrachte Steuerkurve eine dauerhaft definierte Drehmomentkennlinie festgelegt wird, die nur aufwändig verändert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür bereitzustellen, bei der die Drehmomentkennlinie auf einfache Art und Weise verändert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in Patentanspruch 9 beansprucht.
Eine Vorrichtung zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür gegen die Schwerkraft zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung weist ein Energiespeicherelement, eine Nachführkulisse mit einer Steuerkurve und eine an der Klappe oder Tür angreifende Koppelstange auf, wobei das Drehmoment des Energiespeicherelements auf einen in der Steuerkurve mittelbar oder unmittelbar geführten längenveränderlichen Hebel, der die Koppelstange im Wesentlichen translatorisch bewegen kann, zur Beeinflussung des von dem Energiespeicherelement bereitgestellten Drehmoments einwirkt und wobei die Nachführkulisse durch eine Aktuatorik bewegbar ist.
Indem die Nachführkulisse von einer Aktuatorik bewegbar ist, kann trotz der darin fest eingebrachten Steuerkurve die wirksame Hebelarmlänge in bestimmten Grenzen variiert werden. So kann die Steuerkurve beispielsweise so ausgeformt werden, dass dem von der Klappe oder Tür aufgebrachten Drehmoment in jeder Winkellage zwischen Offenstellung und Geschlossenstellung ein entsprechendes Drehmoment aus dem Energiespeicherelement entgegengesetzt werden kann, wodurch die Klappe in einem Schwebezustand gehalten wird. Wird nun die Nachführkulisse durch die Aktuatorik nur etwas bewegt, so wird ein Ungleichgewicht zwischen dem Drehmoment des Energiespeicherelements und dem Drehmoment der Klappe oder Tür hergestellt, das zu einer Bewegung der Klappe oder Tür führt. Dadurch lässt sich die Klappe oder Tür mit sehr geringem Aufwand zwischen Offenstellung und Geschlossenstellung verfahren. Weiterhin können unregelmäßige Sonderbelastungen, beispielsweise durch Schneelast oder Winddruck, bedarfsweise kompensiert werden. Die Drehmomentkennlinie ist somit trotz definierter Steuerkurve weitestgehend variabel. Die Aktuatorik kann wahlweise elektrisch, elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch arbeiten. Der längenveränderliche Hebel ist so zu verstehen, dass dieser seine wirksame Hebelarmlänge ändern kann, ohne zwangsweise seine physische Länge ändern zu müssen. Insbesondere kann der längenveränderliche Hebel auch aus mehreren zusammenwirkenden Teilstücken bestehen. Die Koppelstange greift mit Versatz zur Drehachse der Klappe oder Tür an, so dass die im Wesentlichen translatorische Bewegung der Koppelstange in eine Schwenkbewegung der Klappe oder Tür umsetzbar ist. Die Hauptbewegung der Koppelstange ist dabei translatorisch, wobei durch die Führung in der Steuerkurve und durch das Verschwenken der Tür oder Klappe auch eine Schwenkbewegung bzw. Parallelverschiebung der Koppelstange auftreten kann, die jedoch funktional nebengeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Nachführkulisse um eine Drehachse schwenkbar. Eine schwenkbare Nachführkulisse hat den Vorteil, dass die Aktuatorik mit geringen Betätigungskräften auskommt.
In einer besonders bevorzugten Ausführung verläuft die Drehachse im Wesentlichen mittig durch die Nachführkulisse, so dass diese bei Betätigung durch die Aktuatorik eine wippende Bewegung ausführen kann. Wird die Drehachse gar so platziert, dass die Nachführkulisse wippend bewegbar ist, so können die Betätigungskräfte auf eine Minimum reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Aktuatorik als ein gelenkig mit der Nachführkulisse verbundener elektrischer Antrieb ausgebildet. Als elektrischer Antrieb kann beispielsweise ein Linearantrieb dienen, der gelenkig an der Nachführkulisse angreift und diese so bewegt.
In einer bevorzugten Ausführung ist der elektrische Antrieb als Rotationsantrieb ausgebildet, wobei ein erster Gelenkarm eines Gelenks drehfest mit einer Abtriebswelle des Rotationsantriebs und ein zweiter Gelenkarm des Gelenks an der Nachführkulisse angelenkt ist. Der Rotationsantrieb kann ferner auch mit einem Untersetzungsgetriebe versehen sein, der die Betätigungskräfte für den Elektromotor weiter senkt. Das scharnierartige Gelenk dient der Umwandlung der Drehbewegung des Rotationsantriebs in eine weitestgehend lineare Bewegung an der Nachführkulisse.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Nachführkulisse und der Rotationsantrieb in einem Lagerbock gelagert. Der Lagerbock kann weiterhin auch das Energiespeicherelement lagern und/oder der Befestigung der Vorrichtung, beispielsweise in einem Fahrzeug, dienen. Durch die gemeinsame Anordnung in einem Lagerbock besteht eine konstante relative Zuordnung der Komponenten zueinander.
In einer bevorzugten Ausführung ist an dem längenveränderlichen Hebel ein in der Steuerkurve geführter Gleitstein verschiebbar gelagert, wobei die Koppelstange an dem Gleitstein angreift. Der Gleitstein braucht hierzu nicht dauerhaft fest mit dem längenveränderlichen Hebel verbunden sein. Ausreichend ist vorliegend auch eine bloße Berührung der beiden, da die Steuerkurve zusammen mit den entgegen gerichteten Drehmomenten des Energiespeicherelements und der Klappe oder Tür diese ständig aneinander presst und so den Freiheitsgrad limitiert. Alternativ kann der Gleitstein auch in einem Langloch in dem längenveränderlichen Hebel geführt sein. Der Gleitstein weist vorzugsweise beiderseitige Rollen auf, mit denen er in der Steuerkurve abrollen kann. Zwischen den Rollen greift die Koppelstange zur Klappe oder Tür an.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Energiespeicherelement als Drehstabfedersystem ausgebildet, das einerseits in dem Lagerbock festgesetzt und anderseits drehfest mit dem längenveränderlichen Hebel verbunden ist. Ein Drehstabfedersystem baut kompakt und kann durch Zusammenschalten mehrerer einzelner Drehstäbe ein ausreichend hohes Drehmoment bereitstellen.
Ein Fahrzeug hat mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür. Zum Verschwenken einer Heckklappe werden vorzugsweise zwei derartige Vorrichtungen in einem Dachbereich verbaut. Als Klappen kommen hauptsächlich Heck- oder Frontklappen eines Fahrzeugs in Frage, während sich die Vorrichtung bei Türen in erster Linie zum Verschwenken von Scherentüren eignet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine isometrische Ansicht der Vorrichtung mit Klappe;
2 eine Schnittansicht der Vorrichtung.
Gemäß den 1 und 2 hat eine Vorrichtung 1 zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe 2 ein als Drehstabfedersystem 3 ausgebildetes Energiespeicherelement. Eine außen liegende Drehstabfeder 15 ist drehfest mit einem Vorspannhebel 16 verbunden, der über eine Einstellschraube 17 variabel gegenüber dem Lagerbock 11 festsetzbar ist. Dadurch lässt sich eine Grundeinstellung des im Drehstabfedersystem 3 gespeicherten Drehmoments vornehmen. An diese außen liegende Drehstabfeder 15 schließen sich mäanderförmig weitere Drehstabfedern 15 an, die über Koppelelemente 14 untereinander verbunden sind. Die gegenüberliegende äußere Drehstabfeder 15 ist drehfest mit einem längenveränderlichen Hebel 7 verbunden. Der längenveränderliche Hebel 7 wird von einem Gleitstein 12 axial verschiebbar kontaktiert, wobei der Gleitstein 12 in beiderseitigen Steuerkurven 5 einer Nachführkulisse 4 verschiebbar gelagert ist. Die Steuerkurve 5 bewirkt bei Verschwenken des längenveränderlichen Hebels 7 eine axiale Verschiebung des Gleitsteins 12 entlang des längenveränderlichen Hebels 7, wodurch sich die wirksame Hebelarmlänge laufend ändert. An dem Gleitstein 12 greift eine Koppelstange 6 an, die andererseits an einen Scharnierhebel 13 mit Versatz zu dessen Drehachse B angelenkt ist. Die Klappe 2 ist an dem Scharnierhebel 13 befestigt. Die Nachführkulisse 4 ist im Lagerbock 11 um eine Drehachse A verschwenkbar gelagert, wobei die Drehachse A so durch die Nachführkulisse 4 verläuft, dass diese eine wippende Bewegung ausführen kann. Der Lagerbock 11 hält ferner einen Rotationsantrieb 9, dessen Abtriebswelle 9a drehfest mit einem ersten Gelenkarm 10a eines Gelenks 10 verbunden ist. Ein zweiter Gelenkarm 10b des Gelenks 10 greift an der Nachführkulisse 4 so an, dass eine Drehung des Rotationsantriebs 9 zu einer Wipp-Bewegung der Nachführkulisse 4 führt. Hierdurch lässt sich die Position des Gleitsteins 12 in Bezug zum längenveränderlichen Hebel 7 kontinuierlich anpassen.
Bezugszeichenliste

A: Drehachse
B: Drehachse
1: Vorrichtung
2: Klappe oder Tür
3: Energiespeicherelement
4: Nachführkulisse
5: Steuerkurve
6: Koppelstange
7: längenveränderlicher Hebel
8: Aktuatorik
9: Rotationsantrieb
9a: Abtriebswelle
10: Gelenk
10a: erster Gelenkarm
10b: zweiter Gelenkarm
11: Lagerbock
12: Gleitstein
13: Scharnierhebel
14: Koppelelement
15: Drehstabfeder
16: Vorspannhebel
17: Einstellschraube

Claims

Vorrichtung (1) zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür (2) gegen die Schwerkraft zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung, aufweisend ein Energiespeicherelement (3), eine Nachführkulisse (4) mit einer Steuerkurve (5) und eine an der Klappe oder Tür (2) angreifende Koppelstange (6), wobei das Drehmoment des Energiespeicherelements (3) auf einen in der Steuerkurve (5) geführten längenveränderlichen Hebel (7) einwirkt, der die mit dem längenveränderlichen Hebel (7) zusammenwirkende Koppelstange (6) im Wesentlichen translatorisch bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführkulisse (4) durch eine Aktuatorik (8) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführkulisse (4) um eine Drehachse (A) schwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (A) im Wesentlichen mittig durch die Nachführkulisse (4) verläuft, so dass diese bei Betätigung durch die Aktuatorik (8) eine wippende Bewegung ausführen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (8) als ein gelenkig mit der Nachführkulisse (4) verbundener elektrischer Antrieb ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb als Rotationsantrieb (9) ausgebildet ist, wobei ein erster Gelenkarm (10a) eines Gelenks (10) drehfest mit einer Abtriebswelle (9a) des Rotationsantriebs (9) und ein zweiter Gelenkarm (10b) des Gelenks (10) an der Nachführkulisse (4) angelenkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführkulisse (4) und der Rotationsantrieb (9) in einem Lagerbock (11) gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem längenveränderlichen Hebel (7) ein in der Steuerkurve (5) geführter Gleitstein (12) verschiebbar gelagert ist, wobei die Koppelstange (6) an dem Gleitstein (12) angreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (3) als Drehstabfedersystem ausgebildet ist, das einerseits in dem Lagerbock (11) festgesetzt und anderseits drehfest mit dem längenveränderlichen Hebel (7) verbunden ist.
Fahrzeug mit mindestens einer Vorrichtung (1) zum fremdkraftunterstützten Verschwenken einer Klappe oder Tür (2) nach Anspruch 1.