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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine an einem Bauteil zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung beweglich gelagerte Klappe, insbesondere für eine an einer Mulde eines Automobils beweglich gelagerte Klappe.
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Es ist bekannt, beispielsweise Tankklappen von Automobilen mittels so genannter Push-Push-Vorrichtungen zu betätigen. Eine entsprechende Betätigungsvorrichtung ist in
DE 10 2008 057 933 A1 beschrieben. Die Betätigungsvorrichtung wird an einer Tankmulde befestigt, wobei sie ein im eingebauten Zustand aus der Mulde hervorstehendes Betätigungsende aufweist. Die bekannte Betätigungsvorrichtung besitzt einen axial beweglich gelagerten Stößel, an dessen Außenumfang eine Steuerkurve zur Realisierung der Push-Push-Kinematik vorgesehen ist. Im Betrieb wirkt die Tankklappe mit dem aus der Mulde hervorstehenden Betätigungsende der Betätigungsvorrichtung zusammen. Insbesondere liegt die Tankklappe im geschlossenen Zustand mit ihrer Innenseite auf dem Betätigungsende auf. Aufgrund der Push-Push-Kinematik kann die Betätigungsvorrichtung durch Eindrücken der Tankklappe in Richtung der Automobilkarosserie in eine Entriegelungsstellung gebracht werden, in der das Betätigungsende weiter aus der Tankmulde hervorsteht und die Tankklappe geringfügig von der Karosserieoberfläche anhebt. Die Tankklappe kann dann manuell ergriffen und vollständig aufgeschwenkt werden. Bei einem nachfolgenden Schließen der Klappe und einer hierbei auf das Betätigungsende der Betätigungsvorrichtung ausgeübten Kraft wird dieser wieder in eine Verriegelungsstellung gebracht.
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Damit die Tankklappe in der Verriegelungsstellung nicht unbeabsichtigt aufschwenken kann, wird sie von einer Feder in die geschlossene Stellung vorgespannt. Im Betrieb des Fahrzeugs, aber auch bereits bei der Montage wirken Kräfte auf die Tankklappe. Beispielhaft genannt sei eine Schwenkmontage bzw. Überkopfmontage des Fahrzeugs, bei dem auf die Tankklappe die Schwerkraft in Öffnungsrichtung der Klappe wirkt. Außerdem seien beispielhaft Waschanlagen genannt, wo es insbesondere im Rahmen der Trocknung ebenfalls zu einer Kraftausübung in Öffnungsrichtung der Klappe kommen kann. In diesen Fällen muss ein unbeabsichtigtes Öffnen der Tankklappe sicher vermieden werden. Daher muss die die Tankklappe in die geschlossene Stellung vorspannende Feder eine vergleichsweise hohe Federkraft ausüben. Diese Federkraft muss von einem Benutzer beim Öffnen der Klappe überwunden werden. Dies kann den Komfort verringern. Darüber hinaus kann es bei den vergleichsweise hohen Federkräften bei der Betätigung zu unerwünschter Geräuschentwicklung kommen.
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Gemäß der älteren, nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2011 101 838.0 wird ein erstes Betätigungsteil einer Betätigungsvorrichtung an der Klappe befestigt, so dass sich dieses bei einer Bewegung der Klappe gemeinsam mit dieser bewegt, und ein zweites Betätigungsteil an dem beispielsweise in oder an einem Automobil fest angeordneten Bauteil befestigt. Diese Trennung der Betätigungsteile macht eine Federkraft zum Halten der Klappe in der geschlossenen Stellung überflüssig. Vielmehr wird die Klappe durch das an dieser vorgesehene erste Betätigungsteil an dem zweiten Betätigungsteil und damit an dem mit der Klappe versehenen Bauteil arretiert. Die Betätigungsvorrichtung nutzt eine Push-Push-Kinematik, so dass die Klappe in an sich bekannter Weise aus der Arretierstellung gelöst werden kann, indem die Klappe manuell nach innen gedrückt wird, so dass diese sich anschließend in eine zumindest teilweise aufgeschwenkte Stellung bewegt.
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Manchmal ist es erwünscht, vor dem Öffnen beispielsweise einer Tankklappe Vorbereitungsmaßnahmen zu treffen. Beispielsweise werden bei Hybridfahrzeugen unter einem erheblichen Druck stehende Tanks eingesetzt. Bevor ein Zugang zu dem Tank bereitgestellt wird, ist daher eine Entlüftung des Tanks und damit ein Druckabbau in dem Tank erforderlich.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die es in einfacher Weise erlaubt, vor dem Öffnen der Klappe Vorbereitungsmaßnahmen zu treffen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Betätigungsvorrichtung für eine an einem Bauteil zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung beweglich gelagerte Klappe, insbesondere für eine an einer Mulde eines Automobils beweglich gelagerte Klappe, umfassend: ein erstes Betätigungsteil und ein zweites Betätigungsteil, die dazu ausgebildet sind, in einer Bewegungsrichtung miteinander in Eingriff zu gelangen, Verriegelungsmittel mit einer an dem ersten oder zweiten Betätigungsteil vorgesehenen Verriegelungsausnehmung und einem an dem anderen von erstem oder zweitem Betätigungsteil vorgesehenen Verriegelungselement, wobei das Verriegelungselement im Zuge eines Eingriffs der Betätigungsteile in die Verriegelungsausnehmung eingreift und so die Betätigungsteile in einer Verriegelungsstellung aneinander hält, wobei die Verriegelungsausnehmung ausreichend groß ist, so dass in der Verriegelungsstellung eine Relativbewegung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsausnehmung in der Bewegungsrichtung der Betätigungsteile und damit eine entsprechende Relativbewegung der Betätigungsteile in ihrer Bewegungsrichtung zueinander möglich ist, und eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, in der Verriegelungsstellung eine Relativbewegung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsausnehmung in der Bewegungsrichtung zu detektieren.
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Bei der Klappe kann es sich um eine Klappe in oder an einem Automobil handeln. Beispielsweise kann die Klappe eine Tank- oder Ladeklappe eines Automobils sein, die an einer Tank- oder Lademulde des Automobils beweglich, insbesondere schwenkbar, gelagert ist. In der geöffneten Stellung der Tank- bzw. Ladeklappe kann dann beispielsweise ein Kraftstofftank des Automobils mit Kraftstoff betankt bzw. können elektrische Antriebskomponenten des Automobils geladen werden. Es sind jedoch auch andere Anwendungen denkbar, sowohl im Automobilbereich als auch außerhalb des Automobilbereichs.
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Die Betätigungsteile können durch Schließen der Klappe in eine Verriegelungsstellung gebracht werden. Dies kann beispielsweise manuell durch Drücken auf die Klappe erfolgen. Dabei können die Betätigungsteile insbesondere zumindest in axialer Richtung miteinander in Eingriff kommen. In der Verriegelungsstellung können das erste und zweite Betätigungsteil nicht voneinander gelöst werden. Dazu muss zunächst die Verriegelungsstellung aufgelöst werden. Erfindungsgemäß ist die Ausgestaltung der Verriegelungsausnehmung und des hierin eingreifenden Verriegelungselements derart, dass in der Verriegelungsstellung eine Relativbewegung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsausnehmung in Bewegungsrichtung der Betätigungsteile, also insbesondere in Axialrichtung, und damit eine entsprechende Relativbewegung der Betätigungsteile in dieser Bewegungsrichtung zueinander möglich ist. Beispielsweise kann eine solche Relativbewegung in der Verriegelungsstellung manuell erzeugt werden, indem die Klappe von Hand leicht nach innen gedrückt wird. Diese Relativbewegung erfolgt dabei unter Beibehaltung der Verriegelungsstellung. Es erfolgt also bei der zugelassenen Relativbewegung in der Verriegelungsstellung (noch) keine Entriegelung der Betätigungsteile.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die eine Relativbewegung in der Verriegelungsstellung detektiert. Eine Detektion einer solchen Bewegung kann als Indikator für verschiedene weitere Maßnahmen dienen, beispielsweise ein Entriegeln der Betätigungsvorrichtung oder andere Maßnahmen, wie eine Entlüftung eines unter Druck stehenden mit der Klappe verschlossenen Tanks eines Automobils, zum Beispiel eines Hybridfahrzeugs. Beispielsweise ist es möglich, dass zunächst eine Entlüftung eines Tanks und erst anschließend eine Entriegelung der Betätigungsvorrichtung erfolgt.
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Gleichzeitig ist in der Verriegelungsstellung die Klappe sicher an dem Bauteil verriegelt. Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Öffnen der Klappe, beispielsweise einer Tankklappe in einer Waschanlage oder bei einer Schwenk- bzw. Überkopfmontage eines Automobils sicher vermieden. Es muss keine hohe Federkraft aufgebracht werden, die die Klappe in der geschlossenen Stellung hält. Hierdurch wird der Komfort bei der Benutzung der Klappe erhöht. Außerdem werden durch derartige Federkräfte im Betrieb erzeugte und von einem Benutzer als unangenehm empfundene Geräusche vermieden. Aus Komfortgründen kann auch bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Klappe durch Federkraft in die geschlossene Stellung vorgespannt ist. Die entsprechende Federkraft ist jedoch weitgehend frei wählbar und kann insbesondere erheblich geringer sein als beim Stand der Technik. In ebenfalls an sich bekannter Weise kann die Federkraft einen Umkehrpunkt besitzen, so dass die Klappe ab einem bestimmten Öffnungsgrad in die geöffnete Stellung vorgespannt wird.
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Gleichzeitig wird eine hohe Dichtheit gegen Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz in der geschlossenen oder offenen Stellung der Klappe erreicht. Hierzu können entsprechende Dichtlippen vorgesehen sein. Dabei zeichnet sich die Betätigungsvorrichtung durch Robustheit und einfachen Aufbau mit besonders geringer Anzahl an Bauteilen aus. Außerdem besitzt sie eine kleine Baugröße, so dass sie auch in kleinen Tank- bzw. Lademulden zum Einsatz kommen kann. Die Betätigungsvorrichtung besitzt einen modularen Aufbau und ist damit weitgehend flexibel nach den entsprechenden Kundenanforderungen auszurichten bzw. an bestehende Systeme anpassbar. Die wesentlichen Bestandteile der Betätigungsvorrichtung, insbesondere der Betätigungsteile, können aus einem Kunststoff bestehen. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist dabei auch bei selbstöffnenden Klappensystemen einsetzbar. In einfacher Weise kann die erfindungsgemäße Verriegelung außerdem mit einer Zentralverriegelung eines Automobils kombiniert werden.
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Das erste Betätigungsteil kann an der Klappe zu befestigen sein und bei einer Bewegung der Klappe zwischen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung mit der Klappe bewegt werden, wobei das zweite Betätigungsteil an dem Bauteil zu befestigen ist. Das erste Betätigungsteil kann mittels einer Rastverbindung oder einer Bajonettverbindung an der Klappe befestigbar sein und/oder das zweite Betätigungsteil kann mittels einer Rastverbindung oder einer Bajonettverbindung an dem Bauteil befestigbar sein. Das erste Betätigungsteil ist bei dieser Ausgestaltung also an der Klappe befestigt und bewegt sieh bei einer Bewegung der Klappe mit dieser gemeinsam. Das zweite Betätigungsteil ist an dem üblicherweise fest an oder in dem Automobil angeordneten Bauteil befestigt und bewegt sich bei einer Bewegung der Klappe entsprechend nicht. Bei der Bewegung der Klappe wird das erste Betätigungsteil dabei zumindest auch in axialer Richtung bewegt. Das erste Betätigungsteil kann jedoch auch in anderen Richtungen bewegt werden, beispielsweise vollführt das erste Betätigungsteil bei einem Verschwenken der Klappe auch eine Schwenkbewegung. Seine Bewegung hat aber auch eine axiale Komponente, so dass das erste Betätigungsteil insbesondere in axialer Richtung in Eingriff mit dem zweiten Betätigungsteil gebracht werden kann. Das erste und zweite Betätigungsteil sind bei dieser Ausgestaltung voneinander getrennt. Hierdurch wird eine einfache Verriegelung der Klappe an dem Bauteil erreicht, ohne dass hierzu zusätzliche aufwendige Verriegelungsmaßnahmen erforderlich sind. Allein durch die Trennung des ersten Betätigungsteils von dem zweiten Betätigungsteil und der Anordnung des ersten Betätigungsteils an der Klappe und des zweiten Betätigungsteils an dem Bauteil wird in der Verriegelungsstellung ein Öffnen der Klappe verhindert.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eines der Betätigungsteile einen Stößel umfasst, an dessen Außenumfang die Verriegelungsausnehmung ausgebildet ist und, dass das andere der Betätigungsteile ein Gehäuse umfasst, in dem das Verriegelungselement beweglich gelagert ist, wobei der Stößel zum Erreichen der Verriegelungsstellung durch eine Eintrittsöffnung in axialer Richtung in das Gehäuse eintritt, wobei das Verriegelungselement in Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung gelangt. Hierdurch wird ein besonders robuster und kompakter und gleichzeitig konstruktiv einfacher Aufbau erreicht. Der Stößel kann eine zylindrische Grundform besitzen und taucht im Zuge der Verriegelung der Betätigungsteile in das Gehäuse ein. Das erste Betätigungsteil kann den Stößel aufweisen und das zweite Betätigungsteil das Gehäuse mit dem Verriegelungselement. Es ist jedoch auch möglich, dass das erste Betätigungsteil das Gehäuse und das Verriegelungselement aufweist und das zweite Betätigungsteil den Stößel aufweist. Der Stößel kann zwischen der Verriegelungsausnehmung und seinem freien Ende einen sich in Richtung des freien Endes verjüngenden Abschnitt aufweisen. Über einen solchen sich zum Beispiel konisch verjüngenden Abschnitt kann das Verriegelungselement beim Einführen des Stößels in das Gehäuse wieder in die sich ausgehend von dem freien Ende hinter dem verjüngten Abschnitt befindende Verriegelungsausnehmung geführt werden. Dies ist insbesondere wichtig, wenn das Verriegelungselement durch Federmittel in eine Verriegelungsstellung vorgespannt ist. Es gleitet dann beim Einführen des Stößels an der Außenseite des Stößels entlang bis es in der Verriegelungsausnehmung einrastet.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das das Gehäuse aufweisende Betätigungsteil einen in dem Gehäuse axial beweglich gelagerten Bolzen umfasst, der mittels Federmitteln in Richtung der Eintrittsöffnung des Gehäuses vorgespannt ist, wobei der Stößel den Bolzen bei einer axialen Bewegung in das Gehäuse gegen die Federmittel drückt und diese dabei vorspannt. Der Bolzen ist in dem Gehäuse in Axialrichtung beweglich angeordnet. Die Federmittel können auf der dem Stößel abgewandten Seite des Gehäuses unmittelbar mit dem Bolzen in Kontakt stehen. Bei den Federmitteln kann es sich beispielsweise um eine Feder handeln. Der Stößel kommt also beim Eintreten in das Gehäuse in Kontakt mit dem Bolzen und drückt diesen gegen die Federkraft der Federmittel weiter in das Gehäuse ein. Die Federmittel stellen also chic Federvorspannung bereit, die versucht, den Bolzen gegen den Stößel aus dem Gehäuse zu drücken. Das Verriegelungselement hält das erste Betätigungsteil gegen diese Federvorspannung in der verriegelten Stellung, so dass das erste Betätigungsteil nicht von dem zweiten Betätigungsteil gelöst werden kann. Dazu muss zunächst die Verriegelung aufgelöst werden. Im entriegelten Zustand der Betätigungsteile kann das Verriegelungselement an einer Außenseite des Bolzens anliegen.
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Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann einen Hall-Sensor umfassen, der die Bewegung eines Magneten detektiert, der bei einer Relativbewegung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsausnehmung bewegt wird. Der Magnet kann beispielsweise an dem Bolzen angeordnet sein. Hierdurch wird eine besonders einfache und zuverlässige Detektion einer Bewegung des ersten Betätigungsteils relativ zu dem zweiten Betätigungsteil in der Verriegelungsstellung detektiert. Natürlich ist es möglich, dass erfindungsgemäß neben einer solchen Sensoreinrichtung noch weitere Sensoreinrichtungen vorgesehen sind, die ebenfalls derartige Hall-Sensoren umfassen können, die die Bewegung eines Magneten detektieren. Beispielsweise kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die die Verriegelungsposition eines Verriegelungselements feststellt.
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Die Verriegelungsausnehmung kann eine über den Außenumfang des Stößels umlaufende Verriegelungsnut sein, deren Ausdehnung in axialer Richtung des Stößels größer ist als die Ausdehnung des Verriegelungselements in axialer Richtung des Stößels. Hierdurch wird die axiale Beweglichkeit des Stößels des ersten Betätigungsteils gegenüber dem Verriegelungselement und damit dem zweiten Betätigungsteil in der Verriegelungsstellung in besonders einfacher Weise realisiert. Gleichzeitig erfolgt durch eine solche Verriegelungsnut eine besonders sichere Verriegelung, wobei es auf die Drehorientierung des Stößels nicht ankommt.
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Die Betätigungsvorrichtung kann weiterhin eine Entriegelungseinrichtung umfassen, wobei die Entriegelungseinrichtung Antriebsmittel umfasst, die derart betätigbar sind, dass das Verriegelungselement aus der Verriegelungsausnehmung zurückgezogen wird. Die Entriegelungseinrichtung kann von einem von dem Betätigungsteil entfernten Ort betätigbar sein. Es kann sich also um eine Fernentriegelungseinrichtung handeln. Weiterhin kann die Betätigungsvorrichtung eine Steuereinrichtung umfassen, die mit der Sensoreinrichtung verbunden ist und ein Sensorsignal der Sensoreinrichtung erhält. Die Steuereinrichtung empfängt also ein Signal von der Sensoreinrichtung, wenn diese eine Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Betätigungsteil in der Verriegelungsstellung erkennt. Auf dieser Grundlage kann die Steuereinrichtung, wie bereits eingangs erläutert, verschiedene Maßnahmen durchführen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, bei einer durch die Sensoreinrichtung detektierten Relativbewegung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsausnehmung einen durch die Klappe verschlossenen und unter einem hohen Druck stehenden Tank eines Automobils zu entlüften, um den in dem Tank herrschenden Druck weitgehend an den Umgebungsdruck anzupassen. Wie eingangs erläutert, ist dies insbesondere bei Hybridfahrzeugen erforderlich, bei denen die Tanks häufig unter erheblichem Druck stehen. Weiterhin kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, bei einer durch die Sensoreinrichtung detektierten Relativbewegung zwischen dem Verriegelungselement und der Verriegelungsausnehmung die Entriegelungseinrichtung zum Zurückziehen des Verriegelungselements aus der Verriegelungsausnehmung anzusteuern. Es erfolgt also durch die Steuereinrichtung eine Entriegelung des ersten Betätigungsteils von dem zweiten Betätigungsteil, so dass die Klappe geöffnet werden kann. Es ist auch möglich, die Steuereinrichtung dazu auszubilden, bei einer durch die Sensoreinrichtung detektierten Relativbewegung zwischen Verriegelungselement und Verriegelungsausnehmung zunächst einen durch die Klappe verschlossenen Tank eines Automobils zu entlüften und anschließend die Verriegelung zwischen erstem und zweitem Betätigungsteil aufzulösen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement ein durch die Antriebsmittel in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Stößels in radialer Richtung zwischen einer aus der Verriegelungsausnehmung zurückgezogenen Entriegelungsposition und einer in die Verriegelungsausnehmung eingeschobenen Verriegelungsposition bewegbarer Verriegelungsriegel ist. Der Verriegelungsriegel kann durch Riegelfedermittel in seine Verriegelungsposition vorgespannt sein. Der Verriegelungsriegel kann hierzu beispielsweise gabelförmig ausgebildet sein und mit seinem freien Ende in die Verriegelungsausnehmung eingreifen. Die Riegelfedermittel können zum Beispiel eine auf ein Ende des Verriegelungsriegels wirkende Feder umfassen, die bei einer Bewegung des Verriegelungsriegels aus der Verriegelungsausnehmung heraus komprimiert wird.
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Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung können die Antriebsmittel einen elektrischen Motor umfassen. Die Antriebsmittel können jedoch alternativ oder zusätzlich auch einen Betätigungszug umfassen, der beispielsweise manuell zu bedienen sein kann. Dies kann zum Beispiel für eine Notentriegelung bei entladener Batterie eines Automobils wichtig sein.
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Sofern die Antriebsmittel einen elektrischen Motor umfassen, kann der Motor zum Beispiel über ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung mit einer geeigneten Innenverzahnung eines Schneckenrads in Eingriff stehen. Das Schneckenrad kann zum Beispiel an seiner Oberseite oder seiner Unterseite eine spiralförmige Führungsnut besitzen. Der Verriegelungsriegel kann dann zum Beispiel an seiner Unterseite oder seiner Oberseite einen mit der Führungsnut in Eingriff stehenden Führungsvorsprung besitzen. Wird das Schneckenrad nun durch den elektrischen Motor gedreht, wird der Führungsvorsprung entlang der spiralförmigen Führungsnut in radialer Richtung nach innen in Richtung des Zentrums des Schneckenrads bewegt. Damit wiederum wird der Verriegelungsriegel in radialer Richtung von dem Stößel weg bewegt, so dass er außer Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung gelangt. Diese Bewegung des Verrieglungsriegels kann gegen die durch die Riegelfedermittel bereitgestellte Vorspannung erfolgen. Dabei können ein radial außen liegender Anfang und ein radial innen liegendes Ende der Führungsnut durch einen in radialer Richtung verlaufenden Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sein. Bei dieser Ausgestaltung kann sich der Führungsvorsprung des Verriegelungsriegels, angetrieben durch die Riegelfedermittel, ausgehend von dem radial innen liegenden Ende der spiralförmigen Führungsnut durch den in radialer Richtung verlaufenden Verbindungsabschnitt wieder radial nach außen bewegen, so dass der Verriegelungsriegel zum erneuten Verriegeln wieder in die Verriegelungsausnehmung eingreifen kann. Eine Drehung des Schneckenrads ist hierzu dann in einfacher Weise nicht erforderlich. Das Schneckenrad kann zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition des Verriegelungsriegels insbesondere um etwa 360° gedreht werden.
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Die Führungsnut des Schneckenrads kann weiterhin an ihrem radialen innen liegenden Ende einen Anschlag aufweisen, gegen den der Führungsvorsprung des Verriegelungsriegels bei Erreichen der Entriegelungsposition anschlägt. Der Anschlag stellt einen definierten Endpunkt für die Drehbewegung des Schneckenrads dar. Damit muss der elektrische Motor nicht notwendig auf eine bestimmte Endposition gefahren werden, sondern kann in einfacher Weise bis zum Erreichen des Anschlags angetrieben werden. Derartige Motoren fahren sehr schnell, so dass eine genaue Steuerung auf einen Endpunkt aufwendig wäre.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann sich das erste Betätigungsteil bei einem Zurückziehen des Verriegelungselements aus der Verriegelungsausnehmung angetrieben durch eine Federvorspannung von dem zweiten Betätigungsteil lösen und sich gemeinsam mit der Klappe zumindest teilweise in ihre geöffnete Stellung bewegen. Die Federmittel können insbesondere eine Feder umfassen, die bei Verriegeln des ersten Betätigungsteils an dem zweiten Betätigungsteil durch das erste Betätigungsteil komprimiert wird. Es wird hiermit ein besonders einfacher Aufbau erreicht. Die Federmittel stellen eine Federvorspannung bereit, die das erste Betätigungsteil aus der mit dem zweiten Betätigungsteil verriegelten Stellung wieder von dem zweiten Betätigungsteil zu lösen sucht, so dass die Klappe mit dem ersten Betätigungsteil zumindest teilweise geöffnet wird. Das Verriegelungselement hält das erste Betätigungsteil in der Verriegelungsstellung gegen diese Federvorspannung, so dass das erste Betätigungsteil nicht von dem zweiten Betätigungsteil gelöst werden kann. Eine beispielsweise mit dem ersten Betätigungsteil verbundene Klappe kann also nicht geöffnet werden. Wird nun die Verriegelungsstellung aufgelöst, indem das Verriegelungselement durch die Antriebsmittel außer Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung gebracht wird, bewegt die Federvorspannung das erste Betätigungsteil zusammen mit der Klappe von dem zweiten Betätigungsteil weg, wobei sich die Klappe in eine zumindest teilweise geöffnete Stellung bewegt. Die Wirkung der Federvorspannung zum Öffnen der Klappe erfolgt dabei unmittelbar, so dass sich die Klappe selbsttätig zumindest teilweise öffnet. Insbesondere ist bei dieser Ausgestaltung kein manuelles Eindrücken der Klappe im Sinne einer Push-Push-Funktion für diese zumindest teilweise Öffnung erforderlich. Anschließend kann die teilweise geöffnete Klappe dann von Hand ergriffen und vollständig geöffnet werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Klappe sich selbsttätig vollständig in ihre geöffnete Stellung bewegt, angetrieben beispielsweise durch eine geeignete Federkraft.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Betätigungsteile nach einem vorgegebenen ersten Hub des ersten Betätigungsteils in Richtung des zweiten Betätigungsteils und einem anschließenden Rückhub des ersten Betätigungsteils in einer Arretierstellung aneinander gehalten sind, wobei die Arretierstellung durch einen vorgegebenen zweiten Hub des ersten Betätigungsteils in Richtung des zweiten Betätigungsteils gelöst wird, wobei das erste Betätigungsteil und das zweite Betätigungsteil außer Eingriff gelangen. Bei dieser Ausgestaltung besitzt die Betätigungsvorrichtung also eine Push-Push-Kinematik. Nach dem Auflösen der Verriegelung sind die Betätigungsteile bei dieser Ausgestaltung noch in einer Arretierstellung aneinander gehalten. Diese kann durch beispielsweise manuelles Eindrücken der Klappe aufgelöst werden, so dass sich das erste Betätigungsteil von dem zweiten Betätigungsteil entfernt, wobei eine zumindest teilweise Öffnung der Klappe erfolgt. Wiederum kann die teilweise geöffnete Klappe dann von Hand ergriffen und vollständig geöffnet werden. Wiederum ist es auch denkbar, dass die Klappe sich selbsttätig vollständig in ihre geöffnete Stellung bewegt, angetrieben beispielsweise durch eine geeignete Federkraft. Zum Wiedereinnehmen der Arretierstellung kann die Klappe wieder geschlossen werden, wobei es, wie bei derartigen Vorrichtungen mit Push-Push-Kinematik an sich bekannt, wieder zu der Arretierstellung zwischen den Betätigungsteilen kommt. Anschließend kann dann erneut eine Verriegelung durch Eingreifen des Verriegelungselements in die Verriegelungsausnehmung erfolgen.
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Nach einer besonders geeigneten Realisierung der Push-Push-Funktion kann vorgesehen sein, dass der Stößel eine Steuerkurve an seinem Außenumfang umfasst und, dass das Gehäuse einen axial fest und drehbar in dem Gehäuse gelagerten Steuerring umfasst, der an seinem Innenumfang mindestens einen Steuervorsprung aufweist, wobei im Zuge des Eingriffs der Betätigungsteile miteinander der Stößel den Steuerring durchtritt, wobei der mindestens eine Steuervorsprung des Steuerrings mit der Steuerkurve des Stößels in Eingriff gelangt, so dass nach dem vorgegebenen ersten Hub und dem anschließenden Rückhub der Stößel in der Arretierstellung an dem Steuerring gehalten ist, und wobei durch den zweiten vorgegebenen Hub der Stößel aus der Arretierstellung an dem Steuerring gelöst wird, so dass der Stößel wieder aus dem Steuerring austritt, wobei der mindestens eine Steuervorsprung des Steuerrings und die Steuerkurve des Stößels außer Eingriff gelangen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil mit einer an diesem zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung beweglich gelagerten Klappe, insbesondere eine Mulde eines Automobils mit einer an dieser beweglich gelagerten Klappe, umfassend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung. Das erste Betätigungsteil kann dabei zum Beispiel an der Klappe befestigt sein. Das zweite Betätigungsteil kann entsprechend beispielsweise an dem Bauteil befestigt sein. Die Klappe kann wiederum eine Klappe in oder an einem Automobil oder außerhalb eines Automobils sein, wie dies eingangs zu Anspruch 1 erläutert wurde, beispielweise eine Tank- oder Ladeklappe.
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Die Sensoreinrichtung kann dann weiterhin dazu ausgebildet sein, eine geschlossene Stellung und/oder eine geöffnete Stellung der Klappe zu detektieren. Mit der Steuereinrichtung können dann auf Grundlage eines entsprechenden Signals der Sensoreinrichtung bei geöffneter und/oder geschlossener Klappe verschiedene Funktionen ausgelöst werden. Beispielsweise kann bei einer detektierten geöffneten Stellung der Klappe eine Beleuchtung der Tank- oder Lademulde aktiviert werden. Auch ist es denkbar, dass bei einer detektierten geöffneten Stellung der Klappe ein Warnsignal an ein Bordinstrument eines mit dem Bauteil ausgerüsteten Fahrzeugs gesendet wird. Darüber hinaus können von der Steuereinrichtung beispielsweise Kennwerte, wie ein Lade- oder Tankzustand des Fahrzeugs, an ein mobiles Datengerät, beispielsweise ein Mobiltelefon, gesendet werden, zum Beispiel per SMS.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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2 einen Teil der Betätigungsvorrichtung aus 1 in einer Explosionsdarstellung,
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3 einen Teil der Betätigungsvorrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht in einer ersten Betriebsstellung,
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4 einen Teil der Betätigungsvorrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht in einer zweiten Betriebsstellung, und
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5 einen Teil der Betätigungsvorrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht in einer dritten Betriebsstellung.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In 1 ist eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 10 für eine an einem nicht gezeigten Bauteil, vorliegend eine Tankmulde eines Automobils, zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung beweglich gelagerte ebenfalls nicht gezeigte Klappe, vorliegend einer Tankklappe, gezeigt. Die Betätigungsvorrichtung 10 umfasst ein erstes Betätigungsteil mit einem Stößel 12, von dem in 1 nur der Kopf 14 zu erkennen ist. Der Stößel 12 ist verdeckt von einer den Umfang des Stößels 12 umgebenden Dichtung, vorliegend einem elastischen Faltenbalg 16. An dem Kopf 14 des Stößels 12 befinden sich Vorsprünge 18, über die der Stößel 12 nach Art einer Bajonettverbindung an der Klappe befestigt werden kann. Die Betätigungsvorrichtung 10 besitzt darüber hinaus ein zweites Betätigungsteil mit einem Gehäuse 20. Wie insbesondere in 2 zu erkennen, besteht das Gehäuse 20 im Wesentlichen aus einem Gehäusegrundkörper 22 und einem Gehäusedeckel 24. In 2 ist das erste Betätigungsteil der Betätigungsvorrichtung 10 nicht dargestellt. Der Grundkörper 22 des Gehäuses 20 besitzt eine im Wesentlichen zylindrische Aufnahmeöffnung 26, in der eine Feder 28 und ein Bolzen 30 aufgenommen sind. Der Gehäusedeckel 24 besitzt eine Eintrittsöffnung 32 für den Stößel 12, wobei die Unterseite der Eintrittsöffnung 32 eine Anschlagfläche für den Bolzen 30 bildet, so dass dieser in der zylindrischen Aufnahmeöffnung 26 von der Feder 28 gegen den Gehäusedeckel 24 vorgespannt wird und in Axialrichtung gegen die Federvorspannung 28 bewegt werden kann. Eine Gehäuseklammer 34 wird über in Vorsprünge 36 am Gehäusegrundkörper 22 eingreifende Ausnehmungen 38 schnappend an dem Gehäusegrundkörper 22 befestigt. Im Betrieb wird die Klammer 38 von einer Abdeckung 40 verschlossen. Innerhalb der Klammer 38 ist ein erster Hall-Sensor 42 einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung angeordnet. Über Kontaktleitungen 43 kann dieser mit einer elektrischen Versorgung und einer nicht gezeigten Steuereinrichtung verbunden werden.
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Über eine Kontaktieröffnung 44 des Gehäusegrundkörpers 22 kann eine elektrische Versorgung 46 angeschlossen werden (s. 1). Die elektrische Versorgung dient unter anderem zum Betrieb eines in dem Gehäusegrundkörper 22 aufgenommenen Elektromotors 48. Der Elektromotor 48 besitzt an seiner Oberseite ein Zahnrad 50 mit einer Außenverzahnung. Auf einer Lagerung 52 wird ein Schneckenrad 54 drehbar gelagert, wobei das Schneckenrad 54 an seiner Unterseite eine Innenverzahnung aufweist, die im montierten Zustand mit dem Zahnrad 50 des Elektromotors 48 kämmt. Darüber hinaus ist in 2 bei dem Bezugszeichen 56 ein Verriegelungselement in Form eines Verriegelungsriegels 56 gezeigt, der im eingebauten Zustand über eine Feder 58 in radialer Richtung in die Aufnahmeöffnung 26 hinein vorgespannt wird. Mit dem Verriegelungsriegel 56 ist darüber hinaus ein Drahtzug 60 für eine manuelle Notentriegelung verbunden. Darüber hinaus ist ein zweiter Hall-Sensor 62 vorgesehen, der die radiale Position des Verriegelungsriegels 56 detektiert. Hierzu ist an dem Verriegelungsriegel 56 ein Magnet 63 vorgesehen. Wie in 1 gezeigt, kann mit dem Drahtzug 60 beispielsweise ein manuell zu betätigender Griff 65 verbunden sein.
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Die Funktion der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 10 soll nun anhand der 3 bis 5 erläutert werden. In diesen Figuren sind drei verschiedene Betriebszustände der Betätigungsvorrichtung 10 gezeigt. Dabei ist der überwiegende Teil des zweiten Betätigungsteils aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Dafür ist der Stößel 12 des ersten Betätigungsteils, allerdings ohne seine Dichtung 16, gezeigt.
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In 3 ist die Verriegelungsstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung dargestellt. In diesem Zustand steht der Verriegelungsriegel 56 in Eingriff mit einer über den Außenumfang des Stößels 12 verlaufenden Verriegelungsausnehmung 70 in Form einer umlaufenden Verriegelungsnut 70. Beispielsweise in 2 ist zu erkennen, dass das Schneckenrad 54 auf seiner Oberseite eine spiralförmig verlaufende Führungsnut 64 aufweist, deren radial inneres Ende durch eine Anschlagfläche 66 gebildet ist. Der Verriegelungsriegel 56 besitzt an seiner Unterseite einen in den Figuren nicht zu erkennenden Führungsvorsprung, der in die Führungsnut 64 eingreift. In der in 3 gezeigten Verriegelungsstellung befindet sich die Klappe im geschlossenen Zustand und der Stößel 12 des ersten Betätigungsteils ist in dem Gehäuse 20 des zweiten Betätigungsteils verriegelt. Wie bereits erläutert, befindet sich dazu der Verriegelungsriegel 56, angetrieben durch die Feder 58, in seiner Verriegelungsposition, in der er mit seinem freien Ende radial in die zylindrische Öffnung 26 hineinragt und in die Verriegelungsnut 70 eingreift. Die Ausdehnung der Verriegelungsnut 70 in Axialrichtung des Stößels 12 ist größer als die Ausdehnung des Verriegelungsriegels 56 in Axialrichtung des Stößels 12. Insbesondere ist die Breite der Verriegelungsnut 70 mehr als doppelt so groß wie die Dicke des Verriegelungsriegels. Die Feder 28 hält den Stößel 12 dabei in der in 3 gezeigten Stellung, in der die untere Begrenzung der Verriegelungsnut 70 an dem Verriegelungsriegel 56 anschlägt. In diesem Zustand kann der Stößel 12 und mit ihm die Klappe nicht von dem zweiten Betätigungsteil gelöst werden. In den 3 bis 5 ist außerdem zu erkennen, dass der Bolzen 30 an seiner dem Hall-Sensor 42 zugeordneten Seite einen Magneten 31 aufweist. In der in 3 gezeigten Verriegelungsstellung ist der Magnet 31 zu dem Hall-Sensor 42 ausgerichtet und wird von dem Hall-Sensor 42 entsprechend detektiert.
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Aufgrund der größeren axialen Ausdehnung der Verriegelungsnut 70 im Vergleich zu dem Verriegelungsriegel 56 kann der Stößel 12 und mit ihm die Klappe ausgehend von der in 3 gezeigten Verriegelungsstellung geringfügig axial nach innen gedrückt werden in eine in 4 gezeigte Position. In dieser Position, in der die Feder 28 weiter komprimiert wurde, schlägt der Verriegelungsriegel 56 an der oberen Begrenzung der Verriegelungsnut 70 an. Dieses Eindrücken der Klappe und damit des Stößels kann beispielsweise manuell erfolgen. Der Magnet 31 verschiebt sich damit ebenfalls in axialer Richtung relativ zu dem Hall-Sensor 42, der somit über die Bewegung des Magneten die Bewegung des Stößels 12 bzw. der Klappe indirekt detektieren kann. Wie bereits erwähnt, ist der Hall-Sensor 42 mit einer nicht gezeigten Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 10 verbunden und übermittelt dieser ein entsprechendes Detektionssignal. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 10 kann beispielsweise für eine Tankklappe eines Hybridfahrzeugs eingesetzt werden, bei dem der Tank unter einem erheblichen Druck gegenüber der Umgebung steht. Das Eindrücken der Klappe und damit des Stößels 12 aus der in 3 gezeigten Stellung in die in 4 gezeigte Stellung wird von der Steuereinrichtung als Signal eines Benutzers des Automobils gewertet, dass dieser die Klappe zum Befüllen des Tanks öffnen möchte. Die Steuereinrichtung steuert daher zunächst eine Ventilanordnung an, über die der Tank entlüftet wird, so dass ein Druckausgleich gegenüber der Umgebung erfolgt. Anschließend steuert die Steuereinrichtung den elektrischen Motor 48 an, so dass dieser das Schneckenrad 54 drehend antreibt. Im Zuge dieser Drehung wird der in der Führungsnut 64 des Schneckenrads 54 geführte Führungsvorsprung des Verriegelungsriegels 56 entlang der spiralförmigen Führungsnut 64 radial nach innen in Richtung des Zentrums des Schneckenrads 54 geführt. Der Verriegelungsriegel 56 wird entsprechend radial aus der Verriegelungsnut 70 herausgezogen. Die durch den elektrischen Motor 48 angetriebene Bewegung des Verriegelungsriegels 56 in radialer Richtung nach außen erfolgt gegen die von der Feder 58 bereitgestellte Vorspannung. Dabei kann eine Drehung des Schneckenrads 54 um 360° erfolgen bis der Führungsvorsprung den Anschlag 66 der Führungsnut 64 erreicht. Sobald der Verriegelungsriegel 56 aus der Verriegelungsnut 70 gezogen ist, drückt der Bolzen 30, angetrieben durch die Feder 28, den Stößel 12 nach oben bis in die in 5 gezeigte Position, in der der Bolzen 30 mit seiner Oberseite an der Unterseite des in 5 nicht gezeigten Gehäusedeckels 24 anschlägt. Der Verriegelungsriegel 56 liegt in dieser Entriegelungsposition dann an der Außenfläche des Bolzens 30 an. Der Stößel 12 hat sich gegenüber seiner Position in 3 um eine definierte Strecke nach oben bewegt und mit ihm die Klappe, die sich nunmehr in einer zumindest teilweise geöffneten Stellung befindet. Die Klappe kann nun beispielsweise gemeinsam mit dem Stößel 12 manuell vollständig aufgeschwenkt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Klappe 12 angetrieben durch eine geeignete Federkraft selbsttätig in die vollständig geöffnete Stellung aufschwenkt. Aufgrund der vorhergegangenen Entlüftung ist nun eine sichere Betankung des Fahrzeugs möglich.
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Soll anschließend eine erneute Verriegelung der Klappe erfolgen, so muss die Klappe aus dem in 5 gezeigten Zustand lediglich manuell nach innen gedrückt werden. Der Verriegelungsriegel 56 wird dabei, angetrieben durch die Feder 58, über die Außenkontur des Bolzens und eines an seiner Oberseite vorgesehenen Kontaktelements 72 sowie über den sich verjüngenden Abschnitt 74 des Stößels 12 erneut in die Verriegelungsnut 70 geführt, so dass die Betätigungsvorrichtung wieder die in 3 gezeigte Verriegelungsstellung einnimmt. Die ordnungsgemäße Position des Bolzens 30 kann dabei wiederum durch den Hall-Sensor 42 detektiert werden. Darüber hinaus detektiert in der in 3 in die Verriegelungsnut 70 eingreifenden Stellung des Verriegelungsriegels 56 der Hall-Sensor 62 den auf der Oberseite des Verriegelungsriegels 56 angeordneten Magneten 63. Durch die Kombination der beiden Hall-Sensoren 42, 62 kann also in besonders sicherer Weise die ordnungsgemäße Verriegelung detektiert werden.
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Der Hall-Sensor 42 kann dabei über eine Detektion des Magneten 31 und damit über eine Detektion einer Bewegung des Bolzens 30 auch einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand der Klappe erkennen. Mit der Steuereinrichtung können dann auf Grundlage eines entsprechenden Signals der Sensoreinrichtung wie oben erläutert verschiedene Funktionen ausgelöst werden, beispielsweise eine Beleuchtung und/oder ein Warnsignal bei geöffneter Klappe.
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Alternativ zu der oben erläuterten Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Betätigungsvorrichtung eine Push-Push-Kinematik nutzt. Beispielsweise ist es dazu denkbar, dass die Betätigungsteile nach einem vorgegebenen ersten Hub des ersten Betätigungsteils in Richtung des zweiten Betätigungsteils und einem anschließenden Rückhub des ersten Betätigungsteils in einer Arretierstellung aneinander gehalten sind, wobei die Arretierstellung durch einen vorgegebenen zweiten Hub des ersten Betätigungsteils in Richtung des zweiten Betätigungsteils gelöst wird, wobei das erste Betätigungsteil und das zweite Betätigungsteil außer Eingriff gelangen. Das Lösen der Arretierstellung ist dann entsprechend nur möglich, wenn der Verriegelungsriegel 56 aus der Verriegelungsnut 70 zurückgezogen ist. Alleine das Zurückziehen des Verriegelungsriegels 56 öffnet bei dieser Ausgestaltung allerdings noch nicht die Klappe. Hierzu ist zunächst noch die Betätigung der entsprechenden Push-Push-Kinematik erforderlich, um die Arretierstellung aufzulösen.
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Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 10 erlaubt in kompakter und konstruktiv einfacher Weise eine sichere Verrieglung einer Klappe an einem Bauteil, wobei vor einem Öffnen der Klappe noch geeignete Vorbereitungsmaßnahmen getroffen werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008057933 A1 [0002]
- DE 102011101838 [0004]
