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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für ein zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung verstellbares Dachteil eines Fahrzeugdachs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Verriegelungseinrichtungen finden Verwendung, um Cabriolet-Verdecke am Rahmen der Windschutzscheibe von Kraftfahrzeugen festzulegen. Bei der gattungsgemäßen Verriegelungseinrichtung handelt es sich dabei um eine handbetätigte Verriegelungseinrichtung, wie sie aus der
DE 101 21 858 A1 bekannt ist. Dies bedeutet, dass die zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung zwischen der Verriegelungsstellung und der Freigabestellung notwendigen Kräfte bzw. Drehmomente von Hand aufgebracht werden müssen. Dafür ist an der Verriegelungseinrichtung ein Handbetätigungselement, beispielsweise ein Drehgriff, vorhanden, an dem der Fahrer oder Beifahrer die notwendigen Antriebsmomente aufbringen kann. Bei der Bedienung und der Funktion der nachfolgend dargestellten Verriegelungseinrichtung sollen dabei die Begriffe Antriebsmoment und Antriebskraft gleichbedeutend verwendet werden. Nachfolgend wird deshalb nur noch von Antriebsmomenten gesprochen, wobei diese Antriebsmomente im Einzelfall auch in entsprechende Antriebskräfte umgerechnet bzw. umgelenkt werden können. Durch Betätigung der Verriegelungseinrichtung mittels des Handbetätigungselements können Fixierelemente verstellt werden, mit denen das verstellbare Dachteil an einem feststehenden Bauteil des Fahrzeugs fixiert werden kann.
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Bei handbetätigten Verriegelungseinrichtungen für Cabriolet-Verdecke gibt es die Notwendigkeit, dass die vom Benutzer aufzubringenden Drehmomente ein bestimmtes Maß nicht überschreiten dürfen, da ansonsten der Bedienungskomfort leidet und außerdem bestimmte Personengruppen, beispielsweise Frauen, die notwendigen Antriebsmomente überhaupt nicht aufbringen können. Umgekehrt ist für eine sichere Fixierung des verstellbaren Dachteils in der geschlossenen Stellung vielfach die Aufbringung eines entsprechend hohen Drehmoments notwendig. Hinsichtlich des maximal am Handbetätigungselement aufzubringenden Drehmoments besteht also vielfach ein Zielkonflikt zwischen dem Bedienungskomfort einerseits, der für ein möglichst niedriges maximales Antriebsmoment spricht, und der zuverlässigen Fixierung, welche für ein höheres Antriebsmoment spricht.
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Ausgehend von dieser Problemstellung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Verriegelungseinrichtung vorzuschlagen, mit der die Probleme des vorbekannten Stands der Technik überwunden werden.
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Diese Aufgabe ist durch die Verriegelungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Grundlage der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung ist die Überlegung, dass bei der Betätigung der Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung in der Verriegelungsstellung bzw. zur Entriegelung in der Entriegelungsstellung kein gleichmäßig hohes Antriebsmoment notwendig ist, sondern der Momentenverlauf vielfach signifikante Spitzen aufweist, wohingegen das notwendige Drehmoment in anderen Bereichen entlang des Verstellwegs weit unterhalb des maximalen Drehmoments liegt. Dieser nicht auf einem Niveau verlaufende Drehmomentverlauf entlang des Stellbereichs zur Verriegelung und/oder Entriegelung der Verriegelungseinrichtung kann dahingehend genutzt werden, dass entlang bestimmter Stellbereichsabschnitte vom Bediener ein höheres Drehmoment als zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung selbst aufgebracht wird, wohingegen in anderen Stellbereichsabschnitten ein Antriebsmoment von außen hinzugefügt wird, um den Benutzer bei der Betätigung der Verriegelungseinrichtung zu unterstützen. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die Verriegelungseinrichtung mit einem Energiespeicherelement in Eingriff steht, wobei zwischen der Verriegelungseinrichtung einerseits und dem Energiespeicherelement andererseits Drehmomente wechselseitig übertragbar sind. Die Anordnung und der Aufbau des Energiespeicherelements sind dabei so zu wählen, dass entlang eines ersten Stellbereichsabschnitts ein am Handbetätigungselement manuell aufgebrachtes Antriebsmoment auf das Energiespeicherelement übertragen und als elastische Spannenergie zwischengespeichert wird. Diese im Energiespeicherelement zwischengespeicherte Antriebsenergie kann dann entlang eines zweiten Stellbereichsabschnitts wieder abgegeben und vom Energiespeicherelement als Antriebsmoment auf die Verriegelungseinrichtung rückübertragen werden, um den Benutzer im zweiten Stellbereichsabschnitt zu unterstützen. Dabei ist es selbstverständlich, dass der Stellbereich zur Verriegelung und/oder Entriegelung der Verriegelungseinrichtung auch mehrere Stellbereichsabschnitte aufweist, in denen jeweils entweder Antriebsmomente auf das Energiespeicherelement übertragen oder Antriebsmomente vom Energiespeicherelement zurück auf das Handbetätigungselement rückübertragen werden. Selbstverständlich sind auch Stellbereichsabschnitte denkbar, in denen keine Drehmomente zwischen dem Energiespeicherelement und dem Handbetätigungselement ausgetauscht werden.
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Durch die erfindungsgemäße Zwischenspeicherung von Antriebsmomenten als elastische Spannenergie kann der Drehmomentverlauf zur Ver- und/oder Entriegelung der Verriegelungseinrichtung nivelliert werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Niveau der vom Benutzer aufzubringenden Antriebsmomente in bestimmten Bereichen, nämlich entlang des ersten Stellbereichsabschnitts, angehoben wird, wohingegen das vom Benutzer aufzubringende Antriebsmoment in anderen Stellbereichsabschnitten, nämlich im zweiten Stellbereichsabschnitt, abgesenkt wird. Je nach Konstruktion und Aufbau des Energiespeicherelements kann so das maximal notwendige und von Hand aufzubringende Antriebsmoment reduziert und der Drehmomentverlauf zum Antrieb der Verriegelungseinrichtung ausbalanciert werden.
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In welcher Art das Energiespeicherelement konstruktiv ausgebildet ist, ist grundsätzlich beliebig. Besonders effektiv und reibungsarm sind Gasdruckfedern. In diesen Gasdruckfedern kann das Antriebsmoment durch Komprimierung des Gasvolumens in der Gasdruckfeder als elastische Spannenergie zwischengespeichert werden.
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Um den Stellbereich der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung in die beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Stellbereichsabschnitte, entlang denen zuerst Antriebsenergie zwischengespeichert und später wieder abgegeben wird, konstruktiv auszubilden, kann an der Verriegelungseinrichtung ein Getriebeelement, insbesondere ein Getriebehebel bzw. eine Getriebehebeanordnung, vorgesehen sein, wobei das Getriebeelement bei der Verstellung der Verriegelungseinrichtung entlang des Stellbereichs einen äußeren Totpunkt durchläuft. Durch den äußeren Totpunkt des Getriebeelements bzw. der Getriebehebeanordnung wird der Übergang zwischen dem ersten Stellbereichsabschnitt und dem zweiten Stellbereichsabschnitt definiert. Das Getriebeelement kann außerdem vorzugsweise dazu genutzt werden, um die Kraftübertragung auf die Verschlusselemente, mit denen das verstellbare Dachteil an der Karosserie fixiert wird, anzusteuern. Dazu können an dem Getriebeelement zwei Schubstangen angelenkt werden, die durch Drehung des Getriebeelements nach außen bzw. nach innen gezogen bzw. gedrückt werden.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn an dem Getriebeelement auch das Handbetätigungselement zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung drehfest befestigt ist.
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Für die Kinematik der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Hinsichtlich des Stellbereichs, der während der Verriegelung bzw. während der Entriegelung vom Handbetätigungselement überstrichen wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn dieser Stellbereich einen Drehwinkel zwischen 0° und 90° überdeckt.
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Soweit der Stellbereich durch einen Schwenkwinkel zwischen 0° und 90° definiert ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Übergang zwischen dem ersten Stellbereichsabschnitt und dem zweiten Stellbereichsabschnitt bei einem Drehwinkel im Bereich zwischen 40° und 50°, insbesondere bei einem Drehwinkel von ungefähr 45° liegt.
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Im Hinblick auf die Ergonomie der Verriegelungseinrichtung kann das Energiespeicherelement außerdem noch einen Zusatznutzen dahingehend bieten, dass durch das Energiespeicherelement in zumindest einer der beiden Endstellungen, d. h. in der Freigabestellung und/oder der Verriegelungsstellung eine Vorspannung realisiert wird. Dies kann dadurch geschehen, dass das Energiespeicherelement in den beiden Endstellungen ein Dauerdrehmoment auf die Verriegelungseinrichtung ausübt, und dadurch die Verriegelungseinrichtung elastisch vorspannt. Insbesondere können dadurch unerwünschte Vibrationen in der Verriegelungseinrichtung ausgeschlossen werden. Hinsichtlich der Ergonomie wird durch das Dauerdrehmoment realisiert, dass die Verriegelungseinrichtung jeweils automatisch in ihre Endstellungen gedrückt wird, ohne dass der Benutzer dies von Hand realisieren müsste.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein verstellbares Dachteil eines Fahrzeugdachs mit dem Handbetätigungselement zur Betätigung einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung in perspektivischer Ansicht von unten;
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2 die Verriegelungseinrichtung des verstellbaren Dachteils gemäß 1 in ihrer Verriegelungsstellung in schematisierter Ansicht von oben;
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3 die Verriegelungseinrichtung gemäß 2 in schematisierter Ansicht von oben;
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4 den Kraftverlauf der Verriegelungseinrichtung gemäß 2 und 3 bei der Verstellung von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung.
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1 zeigt ein verstellbares Dachteil 01 eines Cabriolet-Fahrzeugs. Der vordere Querholm 02 des Dachteils 01 kann mit zwei in 1 lediglich angedeuteten Verschlusselementen 03 und 04 am oberen Querholm 05 des Windschutzscheibenrahmens, in dem die Windschutzscheibe 06 getragen wird, festgelegt werden. Um die beiden Verschlusselemente 03 und 04 zwischen ihrer Verriegelungsstellung, in der das Dachteil 01 fixiert ist, und ihrer Freigabestellung, in dem das verstellbare Dachteil 01 zurückgeschwenkt werden kann, betätigen zu können, ist ein Handbetätigungselement 07 vorhanden, das mit dem Verschlusselement 03 und 04 über Schubstangen 08 in Verbindung steht. Durch Drehen des Handbetätigungselements 07 entlang eines Stellbereichs zwischen 0° und 90° können die beiden Verschlusselemente 03 und 04 geöffnet bzw. verriegelt werden.
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2 zeigt den erfindungsrelevanten Teil einer Verriegelungseinrichtung 09, die zur Verriegelung des in 1 dargestellten Dachteils 01 eingesetzt wird. Man erkennt die beiden Schubstangen 08 mit denen die beiden in 2 nicht dargestellten Verschlusselemente 03 und 04 handbetätigt angetrieben werden. Die beiden inneren Enden der Schubstangen 08 sind an einem scheibenförmigen Getriebeelement 10 angelenkt. Das Getriebeelement 10 ist im Querholm 02 drehbar gelagert. Das Handbetätigungselement 07 ist drehfest mit dem Getriebeelement 10 verbunden, so dass die zum Antrieb der Verschlusselemente 03 und 04 notwendigen Antriebsmomente ausgehend vom Handbetätigungselement 07 über das Getriebeelement 10 und die Schubstangen 08 auf die beiden Verschlusselemente 03 und 04 übertragbar sind.
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In 2 ist die Verriegelungseinrichtung 09 in ihrer Verriegelungsstellung dargestellt. Die beiden Schubstangen 08 sind maximal auseinandergedrückt und dadurch die Verschlusselemente 03 und 04 in ihrer Fixierstellung fixiert. Neben den beiden Schubstangen 08 und dem Handbetätigungselement 07 ist am Getriebeelement 10 außerdem noch ein Energiespeicherelement 11, das in der Art einer Gasdruckfeder ausgebildet ist, angelenkt. Das eine Ende des Energiespeicherelements 11 kann zusammen mit dem Getriebeelement 10 verschwenkt werden, wohingegen das gegenüberliegende Ende des Energiespeicherelements 11 am Querholm 02 befestigt ist. Abhängig von der Auslenkung der Kolbenstange 12 des Energiespeicherelements 11 kann im Energiespeicherelement 11 ein bestimmtes Maß an elastischer Spannenergie gespeichert werden. Denn im Zylinder 13 des Energiespeicherelements 11 ist ein Gasvolumen vorgesehen, das durch die Auslenkung der Kolbenstange 12 komprimierbar ist. Abhängig vom Maß der Komprimierung des im Zylinder 13 vorhandenen Gasvolumens erhöht sich somit das Maß der gespeicherten Spannenergie.
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In 2 ist die Verriegelungseinrichtung 09 in ihrer Verriegelungsstellung gezeigt. Um die Verriegelungseinrichtung 09 in ihre Freigabestellung zu bringen und dadurch die beiden Verschlusselemente 03 und 04 zu öffnen, muss das Getriebeelement 10 mittels Antrieb am Handbetätigungselement 07 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden. Das Getriebeelement 10 und das Handbetätigungselement 07 überstreichen dabei einen Stellbereich ausgehend von der Anfangsstellung bei 0° bis hin zur Endstellung bei 90°. Der Stellung bei 0° entspricht dabei der in 2 dargestellten Verriegelungsstellung. Der Stellung bei 90° (siehe 3) entspricht dabei die Freigabestellung.
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Durch die Verstellung des Getriebeelements 10 entlang des Stellbereichs zwischen 0° und 90° wird auch das Energiespeicherelement 11 aufgrund seiner Anlenkung mit dem äußeren Ende der Kolbenstange 12 mitbewegt. Wie aus der Zusammenschau von 2 und 3 ersichtlich ist, wird die Kolbenstange 12 dabei zunächst in den Zylinder 13 des Energiespeicherelements 11 hineingedrückt. Das dafür notwendige Antriebsmoment muss der Bediener. am Handbetätigungselement 07 aufbringen. Bei circa 45°, d. h. ungefähr in der Mitte des Stellbereichs, erreicht das Getriebeelement 10 hinsichtlich des Antriebs der Kolbenstange 12 seinen äußeren Totpunkt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass nach Überschreiten dieses äußeren Totpunkts die Kolbenstange 12 durch das Getriebeelement 10 nicht mehr weiter in den Zylinder 13 hineingedrückt wird, sondern stattdessen durch Zurückziehen der Kolbenstange 12 aus dem Zylinder 13 eine Vergrößerung des für das Gas im Zylinder 13 zur Verfügung stehenden Volumens erfolgt. Im Ergebnis führt dies dazu, dass das Energiespeicherelement 11 nach Überschreiten des Totpunkts bei 45° nicht mehr durch das Handbetätigungselement 07 angetrieben werden muss, sondern stattdessen seinerseits elastische Spannenergie abgibt und somit das Getriebeelement 10 antreibt. Durch das vom Energiespeicherelement 11 nach Überschreiten des Totpunkts aufgebrachte Antriebsmoment wird der Benutzer bei der Verstellung der Verriegelungseinrichtung 09 unterstützt.
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4 stellt schematisiert den Verlauf der Antriebsmomente bei der Verstellung der Verriegelungseinrichtung zwischen der in 3 dargestellten Freigabestellung und der in 2 dargestellten Verriegelungsstellung dar. Die Verläufe der Antriebsmomente sind dabei rein beispielhaft, um die Funktion der Erfindung zu erläutern. Die tatsächlichen Verläufe der Antriebsmomente sind auf den jeweiligen Einsatzfall abzustimmen und können demgemäß entsprechend abweichen. Der Drehmomentverlauf der Verriegelungseinrichtung 09 ohne das Energiespeicherelement 11 entlang des Stellbereichs zwischen 0° und 90° ist als strichpunktierte Gerade 14 dargestellt. Der Momentenverlauf des Energiespeicherelements 11 ist strichliniert als Momentengraph 15 angetragen. Der Momentenverlauf der Verriegelungseinrichtung 09 in Zusammenwirkung mit dem Energiespeicherelement 11 ist als Momentengraph 16 angetragen. Man erkennt, dass die Verriegelungseinrichtung 09, soweit sie kein Energiespeicherelement 11 aufweist, zwischen der Freigabestellung bei 0° und der Verriegelungsstellung bei 90° mit kontinuierlich ansteigendem Drehmoment angetrieben werden muss. Das maximale Drehmoment 17, das vom Benutzer am Handbetätigungselement 07 zum Antrieb der Verriegelungseinrichtung 09 aufgebracht werden muss, kann dabei ein durchaus erhebliches Niveau erreichen.
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Wie aus dem Verlauf des Momentengraphs 15 ersichtlich, ist das vom Energiespeicherelement 11 in der Freigabestellung bei 0° aufgebrachte Drehmoment ungleich 0, so dass durch dieses Dauerdrehmoment realisiert wird, dass die Verriegelungseinrichtung 09 in ergonomisch günstiger Weise automatisch in ihre Endstellung gedrückt wird. Von diesem Ausgangsmoment bei 0° ausgehend fällt das Drehmoment, das für das Zusammendrücken des Energiespeicherelements 11 notwendig ist, kontinuierlich bis hin zum äußeren Totpunkt des Getriebeelements 10 bei 45°. Nach Überschreiten des Totpunkts dreht sich der Drehsinn des Drehmoments am Energiespeicherelement 11 um und wirkt in entgegengesetzter Richtung, so dass das Getriebeelement 10 nicht mehr das Energiespeicherelement 11 zusammendrücken muss, sondern stattdessen das Energiespeicherelement 11 durch Entspannung des Gasvolumens das Getriebeelement 10 antreibt.
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Bei der in 2 und 3 dargestellten Verriegelung wirken die Verriegelungseinrichtung 09 und das Energiespeicherelement 11 zusammen, so dass sich ein resultierender Momentengraph 16 ergibt. Man erkennt, dass dieser resultierende Momentengraph mit einem höheren Anfangsmoment bei 0°, d. h. in der Freigabestellung, startet und dann mit relativ geringer Steigung hin zum maximalen Drehmoment 18 hin ansteigt. Im Ergebnis wird also durch die Kombination des Energiespeicherelements 11 an der Verriegelungseinrichtung 09 erreicht, dass der Drehmomentverlauf zur Verstellung der Verriegelungseinrichtung 09 aus der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung ausbalanciert wird und außerdem das maximal aufzubringende Drehmoment 18 gegenüber der Verriegelungseinrichtung ohne Energiespeicherelement abgesenkt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Verstellbares Dachteil
- 02
- Querholm
- 03
- Verschlusselement
- 04
- Verschlusselement
- 05
- Querholm
- 06
- Windschutzscheibe
- 07
- Handbetätigungselement
- 08
- Schubstange
- 09
- Verriegelungseinrichtung
- 10
- Getriebeelement
- 11
- Energiespeicherelement
- 12
- Kolbenstange
- 13
- Zylinder
- 14
- Momentengraph Verriegelungseinrichtung ohne Energiespeicherelement
- 15
- Momentengraph Energiespeicherelement
- 16
- Momentengraph Verriegelungseinrichtung mit Energiespeicherelement
- 17
- maximal aufzubringende Drehmoment ohne Energiespeicherelement
- 18
- maximal aufzubringende Drehmoment mit Energiespeicherelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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