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Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein verstellbares Bauteil eines Fahrzeugs, ein verstellbares Fahrzeugbauteil mit einem solchen Antrieb und ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einem solchen Bauteil.
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Verstellsysteme werden in Fahrzeugen eingesetzt, um motorisch Kraftfahrzeugbauteile zwischen verschiedenen Positionen zu bewegen. Im Falle einer Überlast, welche bei externer mechanischer Überlastung auf ein solches Bauteil einwirkt, muss gewährleistet sein, dass das Bauteil in eine sichere Position überführt, z.B. versenkt wird.
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Ein Beispiel solcher Kraftfahrzeugbauteile bilden digitale Anzeigevorrichtungen. Solche werden in Fahrzeugen wie Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Luftfahrzeugen benötigt, um Insassen verschiedene Informationen darzustellen. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen wird im Bereich der Instrumententafel eine digitale Anzeigevorrichtung bevorzugt, welche in der Lage ist, Informationen über den Fahrzeugzustand und Informationen eines Navigationssystems darzustellen.
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Beispielsweise offenbart die US 2009 / 0 152 417 A1 verschiedene Anzeigevorrichtungen, die bei Bedarf zwischen einer Funktionsposition, in welcher die durch die Anzeigevorrichtung angezeigte Information durch einen Fahrzeuginsassen einsehbar ist, und einer Parkposition, in welcher zum Beispiel die Anzeigevorrichtung eingeklappt oder eingefahren ist, bewegbar ist. Außerdem offenbart die US 2009 / 0 152 417 A1 dass die Anzeigevorrichtung in einer bestimmten Lage verrastet gehalten werden kann, wobei im Falle einer Ausübung einer Kraft auf das Gehäuse der Anzeigevorrichtung diese in eine freie Bewegung mit deutlich reduziertem Widerstand überführt werden kann.
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In der
DE 10 2005 025 346 A1 ist eine Rutschkupplung für einen Stellantrieb in einem Fahrzeug gezeigt. Offenbart ist eine Kunststoff-Rutschkupplung für KFZ-Verstellantriebe mit - einer Nabe , die ein Innenprofil aufweist, und - einer Welle , die ein Außenprofil aufweist, - wobei die Welle mit dem Außenprofil zum Übertragen von Drehmomenten in das Innenprofil der Nabe formschlüssig und kraftschlüssig eingesetzt ist und - wobei das Innenprofil der Nabe Kunststoffelemente und/oder das Außenprofil der Welle zur Kraftübertragung aufweist, wobei sich die Kunststoffelemente bei Einwirkung einer Kraft größer einer Grenzkraft elastisch verformen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Antrieb für ein verstellbares Bauteil eines Fahrzeugs, ein verbessertes verstellbares Bauteil eines Fahrzeugs und ein entsprechendes Fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einem solchen Bauteil zu schaffen.
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Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Es wird ein Antrieb für ein verstellbares Bauteil eines Fahrzeugs angegeben, wobei das Bauteil zwischen einer Funktionsposition und einer Parkposition durch eine Kinematik bewegbar ist, wobei der Antrieb einen Abtrieb zur Bewegung des Bauteils über die Kinematik aufweist, wobei der Abtrieb über ein Verbindungselement mit der Kinematik gekoppelt ist. Das Verbindungselement weist zwei Elemente in Form eines Lagerelements und eines Drehelements auf, wobei eines der beiden Elemente drehfest mit der Kinematik und das andere der Elemente drehfest mit dem Abtrieb verbunden ist. Des Weiteren ist das Drehelement in dem Lagerelement drehbar aufgenommen und das Drehelement weist in dem Lagerelement mehrere radial abstehende Zähne auf. Des Weiteren weist das Lagerelement eine umlaufende Hohlverzahnung zur entsprechenden Aufnahme der Zähne auf. Ferner weist der Antrieb Federelemente auf, wobei die Federelemente dazu ausgebildet sind, eine lösbare kraftschlüssige Verbindung zwischen den Zähnen und den jeweiligen Aufnahmen der Hohlverzahnung herzustellen. Vorzugsweise ist durch eine gegenseitige Rotation von Lagerelement und Drehelement zueinander die kraftschlüssige Verbindung lösbar. Ebenfalls vorzugsweise kann dies unabhängig von der Drehrichtung erfolgen.
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Entsprechende verstellbare Bauteile können Ablagefachschubladen und -deckel sein oder auch versenkbare Bildschirme und Kombinationen von Bedienelementen in Fahrzeugen umfassen. Im Bereich von Kraftfahrzeugen ist es auch möglich, dass die verstellbaren Bauteile auch Außenspiegel und Armauflagen umfassen. Vorzugsweise sind die verstellbaren Bauteile in ihrer Parkposition in einem Fahrzeuginnenraumverkleidungsteil, zum Beispiel Cockpit, Türverkleidung oder Mittelkonsole, nicht sichtbar versenkt und/oder schließen mit ihrer Oberfläche optisch ansprechend und bündig mit einer Oberfläche des entsprechenden Innenraumverkleidungsteils ab. Andere definierte Positionen der verstellbaren Bauteile, des weiteren Funktionsposition genannt, sind entsprechen dem Gebrauchssinn gegeben, z.B. in Form von Schublade geöffnet, Bildschirmanzeige für Blickkontakt zum Fahrer oder Schaltereinheit im Griffbereich des Bedieners.
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Ausführungsformen der Erfindung könnten den Vorteil haben, dass in besonders platzsparender Weise der Antrieb für das verstellbare Bauteil realisiert werden kann. Anstatt also die verschiedenen Elemente wie Lagerelement und Drehelement axial hintereinander anzuordnen, um damit auch in axialer Richtung der Antriebswelle einen erhöhten Platzbedarf zu beanspruchen wird vorgeschlagen, dass das Drehelement in dem Lagerelement selbst drehbar aufgenommen ist. Lagerelement und Drehelement sind also konzentrisch zueinander angeordnet. In dem Lagerelement befinden sich also die radial abstehenden Zähne und die entsprechende gegenstückige umlaufende Hohlverzahnung. Durch diese Anordnung könnten bei Drehmomentbeaufschlagung der Elemente keine zusätzlichen axialen Kräfte auftreten, die durch zusätzliche Lager oder die Anschraubpunkte des Antriebs abgestützt werden müssten.
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Ausführungsformen der Erfindung könnten allgemein dem Zweck dienen, bei Ausüben einer Kraft auf das Bauteil ein Überführen des Bauteils zwischen der Funktionsposition und der Parkposition zu ermöglichen, ohne dass hierbei ein Antrieb über den Abtrieb notwendig wäre. Ein mit der Antriebswelle verbundener Motor ist vorzugsweise selbsthemmend ausgebildet, sodass im Normalbetrieb das Bauteil in einer gewünschten Position aufgrund der Selbsthemmung des Motors gehalten wird. Insbesondere im Crashfall könnte die Ausführungsform den Vorteil haben, dass beim Aufprall von Körpergliedmaßnahmen eines Fahrzeuginsassen auf das Bauteil diese von der Funktionsposition zurück in die Parkposition überführt werden kann, wo keine unmittelbare Verletzungsgefahr aufgrund von herausstehenden Teilen des Bauteils für den Fahrzeuginsassen besteht.
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Unmittelbar einander benachbarte Zähne sind durch einen, d.h. auf einem Kreisbogen voneinander beabstandet, wobei der Kreisbogen einen Mittelpunktswinkel aufweist, wobei eine Rotation des Lagerelements um den Betrag des Mittelpunktswinkels einer vollständigen Bewegung des Bauteils zwischen der Funktionsposition und der Parkposition entspricht. Der Mittelpunktswinkel ist dabei der Winkel zwischen zwei einander unmittelbar benachbarten Zähnen, gesehen vom axialen Mittelpunkt des Drehelements.
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Dies könnte den Vorteil haben, dass durch eine einzige und einmalige Lösung der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Zähnen und den jeweiligen Aufnahmen anschließend die digitale Anzeigevorrichtung ohne weitere Kraftspitzen zwischen der Funktionsposition und der Parkposition bewegt werden kann.
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Durch eine einzige Kraftspitze in Form eines kurzzeitigen Aufpralls eines Gliedmaßes des Fahrzeuginsassen könnte es also aufgrund der Wahl des Mittelpunktwinkels in der oben genannten Weise möglich sein, dass das Verletzungsrisiko des Fahrzeuginsassen minimiert wird. Die Aufbringung einer einzigen Kraftspitze auf die digitale Anzeigevorrichtung ermöglicht, dass die digitale Anzeigevorrichtung anschließend ohne weitere große Widerstände von der Funktionsposition in die Parkposition überführt wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Drehelement gebogene Arme auf, wobei die Zähne an den Armen ausgeformt sind. Vorzugsweise sind bei gegebenem Arm die Zähne an einem Ende des Arms ausgeformt. Die anderen Enden der Arme sind sternförmig starr miteinander verbunden und liegen auf dem Kreisbogen der Zähne und bilden bei drei und mehr Armen ein Drehlager für die Drehmomentübertragung zwischen Lager- und Verbindungselement. Die Arme sind vorzugsweise elastisch ausgebildet und stellen z.B. Federzungen dar. Je nach Drehmomentbelastungen könnte an den Zahnflanken des einen Elementes gegenüber den Flanken der Zahnlücken des zugeordneten gegenüberliegenden Elementes eine in Drehrichtung wirkende Kraft wirken. Durch die Form der Zahnflanken wird diese Kraft in eine radialwirkende Kraft übergeleitet. Die Federzungen nehmen die Kraft auf, bis die elastische Verformung soweit fortgeschritten ist, dass die Flanken von Zähnen und Lücken keinen tangentialen Kontakt haben. Bei weiterem Anstehen eines Drehmomentes gleiten die Zähne auf eine Bahn zwischen den Zahnlücken des Lagerelementes. Der Drehmomentaufwand zum Verdrehen der Teile könnte dann stark reduziert sein und die Teile sind in der Drehrichtung nahezu frei beweglich.
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Je nach Anwendungsbereich könnten diese Federzungen allein ausreichen, um bis zu einem Grenzwert des zu übertragenen Drehmomentes einen Kraftschluss zu bilden. Es werden dabei dann keine separaten zusätzlichen Federelemente benötigt, da vorzugweise die Federelemente durch die Form der elastischen Arme selbst gegeben sind.
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Die Verwendung von gebogenen Armen könnte den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit des Antriebs haben. Es werden hier also keine separaten Federelemente mehr benötigt, da vorzugsweise die Federelemente durch die Arme selbst gegeben sind, wobei die Arme aufgrund ihrer Arm-Form eine gewisse Elastizität aufweisen. Durch geeignete Wahl eines einzigen gemeinsamen Materials für das Drehelement, die Arme und die Zähne ist es also möglich, in einem einfachen Spritzgussverfahren das Drehelement, sowie die Federelemente zusammen mit den Zähnen in Form der an dem Drehelement angeordneten Arme mit ausgeformten Zähnen herzustellen.
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Bevorzugte Materialien zum Spritzgießen sind Kunststoffe. Da Kunststoffe bei dauerhafter Belastung, insbesondere unter Einfluss höherer Temperaturen zum Kriechen neigen und sich dadurch die Elastizitätsrate der Federelemente, z.B. der Federzungen verändert, könnte es sinnvoll sein, die beiden Elemente ohne Vorspannung zu fügen. Auch sollte die maximale Gebrauchs- bzw. Lagertemperatur einen ausreichenden Abstand zur Erweichungstemperatur des Kunststoffes haben.
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Wird jedoch eine Vorspannung benötigt, oder der Abstand zwischen Gebrauchs- und Lagertemperatur einerseits und der Materialerweichungstemperatur andererseits ist zu gering, kann die Federwirkung durch Hinzufügen von metallischen Federn oder der Verwendung metallischer Federelemente verstärkt und stabilisiert werden. Auch könnte aus diesem Grund das Drehelement aus Metall hergestellt sein, als Stanzbiegeteil aus Federblech. Dies könnte insofern wichtig sein, um die Anpresskraft zwischen Zähnen und Aussparungen der Hohlverzahnung bei konstanter Drehmomentbeaufschlagung über den Bereich der Anwendungstemperatur auch nahezu konstant zu halten.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass anstatt von Armen auch andersartige Federelemente zum Einsatz kommen können. Voraussetzung ist lediglich, dass eine Anpresskraft zwischen den Zähnen und den Aussparungen der Hohlverzahnung erreicht wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Zahn der Zähne zwei zu der entsprechenden Aufnahme der Hohlverzahnung hinweisende Anpressflächen auf, wobei die beiden Anpressflächen zur Bildung der kraftschlüssigen Verbindung mit der Aufnahme ausgebildet sind, wobei die Anpressflächen verschiedene Neigungswinkel relativ zur radialen Richtung des Lagerelements aufweisen. Dies könnte den Vorteil haben, dass eine Überführung des Bauteils zwischen der Funktions- und der Parkposition unabhängig von der Bewegungsrichtung und unabhängig vom Antriebszustand der Antriebswelle möglich ist. Auf der anderen Seite kann durch die Verwendung unterschiedlicher Neigungswinkel relativ zu der radialen Richtung des Lagerelements den Zähnen des Drehelements eine weitere Funktion zugeordnet werden. So könnte zum Beispiel eingestellt werden, inwiefern im Falle einer Blockade der Kinematik eine Kraft auf Drehelement bzw. Lagerelement so stark ausgeübt werden kann, dass sich mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die Blockade der Kinematik wieder löst. Ein Benutzer könnte durch kräftiges Ziehen des Bauteils in Richtung der Funktionsposition dafür sorgen, dass sich die Blockade löst. Sollte diese Lösung jedoch nicht erfolgen, so kann dennoch aufgrund der lösbaren kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Zähnen und den jeweiligen Aufnahmen der Hohlverzahnung eine Überführung des Bauteils in die Funktionsposition durchgeführt werden. Auf der anderen Seite kann damit eingestellt werden, dass auch bei nur geringer Kraftausübung auf die ausgefahrene Anzeigevorrichtung ein leichtgängiges und schnelles Einfahren des Bauteils in die Parkposition im Crashfall ermöglicht wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind zur Überführung des Bauteils von der Funktionsposition in die Parkposition das Drehelement und das Lagerelement relativ zueinander verdrehbar, wobei ein Arm des Federelements an seinem Ende mit einem Fuß an dem Drehelement befestigt ist und an seinem anderen Ende den Zahn aufweist, wobei aus Sicht des Lagerelements gesehen in der Rotationsrichtung des Drehelements der Fuß des Federelements vor dem Zahn angeordnet ist. Dies könnte den Vorteil haben, dass für die Überführung des Bauteils von der Funktionsposition in die Parkposition bei im Wesentlichen feststehender Antriebswelle der Punkt der höchstmöglichen Elastizität der Arme genutzt wird. Würde sich zum Beispiel der Zahn in der Mitte des Arms befinden, könnte hierüber zwar auch die Elastizität des armförmigen Federelements eingestellt werden. Allerdings kommt dabei ein Teil des Arms für die eigentliche Funktion der Bereitstellung einer lösbaren kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Zähnen an den jeweiligen Aufnahmen der Hohlverzahnung überhaupt nicht zum Einsatz, sodass dies eine sehr ineffiziente und damit kostenmäßig teure Lösung darstellen würde. Die besagte Ausführungsform könnte also den Vorteil haben, dass die lösbare kraftschlüssige Verbindung zwischen den Zähnen und den jeweiligen Aufnahmen der Hohlverzahnung in besonders kosteneffizienter Weise hergestellt wird.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die in der Rotationsrichtung gesehene rechte Anpresshälfte des Zahns einen größeren Neigungswinkel im Vergleich zur linken Anpresshälfte auf. Wie bereits oben erwähnt, kann durch die unterschiedliche Wahl der Neigungswinkel der Anpresshälften eine optimale Anpassung an die mechanischen Gegebenheiten beim Ausfahren des Bauteils (Lösung einer Blockade) und dem von außen durch Krafteinwirkung zwangsinitiierten Einfahren des Bauteils realisiert werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ermöglichen die Neigungswinkel eine z.B. elastische relative Rotation von Lagerelement und Drehelement in beide Rotationsrichtungen. In anderen Worten ist also keiner der Neigungswinkel der Anpresshälften so gewählt, dass in einer Rotationsrichtung eine vollständige Blockade von Drehelement und Lagerelement gegeben ist. Es könnte sich bis zum Auslösemoment der Kupplung eine dämpfende Drehfeder ergeben. Damit wird mechanischen Beschädigungen des Antriebs bzw. der digitalen Anzeigevorrichtung vorgebeugt, wenn beim Ein- bzw. Ausfahren der digitalen Anzeigevorrichtung Kraftspitzen auftreten. Solche Kraftspritzen können ihre Ursache z.B. in einem mechanischen Sich-Verkanten von Anzeigevorrichtung beim Ausfahren oder Einfahren haben.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Antrieb ferner Unterstützungsfedern, wobei die Unterstützungsfedern zwischen den Zähnen und einer ersten Scheibe angeordnet sind, wobei die erste Scheibe axial in dem Lagerelement aufgenommen ist. Die Unterstützungsfedern könnten den Einsatz des Antriebs selbst bei Verwendung von Kunststoffen an den meisten Teilen des Antriebs (Drehelement, Lagerelement) in einem weiten Temperaturbereich ermöglichen. Die Verwendung von Kunststoffen könnte nämlich zu einer Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Antriebskomponenten führen, was zu einer Variation der Auslösewerte des Antriebs bei Lagerung unter hoher Temperatur und permanenter Belastung (z.B. Park- oder Funktionsposition) führen könnte.
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Vorzugsweise sind die Unterstützungsfedern aus Metall und haben damit die Problematik der Beeinträchtigung bei diesen Bedingungen nicht. Trotz einem einfachen Herstellungsverfahren der Kunststoffbauteile könnte damit insgesamt die mechanische Haltbarkeit erhöht sein.
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Z.B. umfassen die Federelemente ein Stanzbiegeteil aus Federblech. Die Verwendung der Federelemente könnte des Weiteren die Möglichkeit einer Vorspannung der Zähne eröffnen. Diese Vorspannung könnte dann durch die Federelemente gegeben sein und nicht durch die Kunststoffteile, womit das Risiko des Kriechens minimiert ist. Ohne Vorspannung könnte sich bei Drehmomenten unterhalb des Auslösegrenzwertes schon ein kleiner Differenzwinkel zwischen Lagerelement und Drehelement entsprechend einer Drehfeder ergeben. Mit Vorspannung kommt dieser Federeffekt erst zu tragen, wenn ein Drehmoment in Abhängigkeit von der Vorspannung überschritten wird. Dies ermöglicht auch den Einsatz unter erhöhten Drehmomentauslösungen, wie sie eventuell im Crashfall bei verstellbaren Lenksäulen, verstellbaren Kopfstützen etc. gegeben sind.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Unterstützungsfedern zwischen den Armen und der ersten Scheibe angeordnet.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Drehelement axial eine zweite Scheibe auf, wobei die Arme an der zweiten Scheibe angeordnet sind, wobei die Unterstützungsfedern flächig die Arme an ihrer der zweiten Scheibe zugewandten Seite abstützen. Vorzugsweise bilden die Unterstützungsfedern mit den Armen und der zweiten Scheibe einen Formschluss.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung überdecken die Arme die zweite Scheibe in radialer Richtung der zweiten Scheibe gesehen teilweise, wobei die Unterstützungsfedern die Arme an den Stellen der radialen Überdeckung vollständig abstützen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Scheibe in axialer Richtung gewellt. Dies könnte den Vorteil haben, dass auch in axialer Richtung eine Vorspannung erzeugt werden kann, um auch ein Kriechverhalten der Materialien in axialer Richtung zu kompensieren.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein verstellbares Fahrzeugbauteil mit einem Antrieb, wie er oben beschrieben wurde.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeuginnenverkleidungsteil mit einem solchen verstellbaren Antrieb.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Instrumententafel mit Anzeigevorrichtung,
- 2 eine schematische Ansicht eines Antriebs,
- 3 eine schematische Ansicht eines Antriebs bei Rotation von Lagerelement und Drehelement zueinander,
- 4 eine schematische Ansicht eines Antriebs bei relativer Rotation von Lagerelement und Drehelement zueinander,
- 5 eine schematische Ansicht einer Stabilisierungsfeder,
- 6 eine perspektivische Ansicht von Lagerelement, Drehelement und Stabilisierungsfeder.
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Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Instrumententafel 100. Die Instrumententafel weist in einem Abschnittsbereich eine ausfahrbare Anzeigevorrichtung 102 auf. Diese Anzeigevorrichtung 102 steht dabei exemplarisch und ohne Beschränkung der Allgemeinheit für ein verstellbares Bauteil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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In den Beispielen der 1 handelt es sich bei der Anzeigevorrichtung 102 um die Anzeige eines Navigationssystems, wobei die Anzeigevorrichtung 102 in vertikaler Richtung 104 ein- und ausfahrbar ist, das heißt zwischen einer Parkposition und einer Funktionsposition überführbar ist. Die in 1 gezeigte Position der Anzeigevorrichtung 102 entspricht der Funktionsposition.
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Des Weiteren wird in 1 ein Handschuhfach 106 gezeigt welches in überwiegend horizontaler Lage in Fahrzeuglängsrichtung 108 öffnen und schließbar ist. Gezeigt wird in 1 die geöffnete Lage des Handschuhfachs 106. Auch beim Handschuhfach 102 handelt es sich um ein verstellbares Bauteil der Fahrzeugs.
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Weiter zeigt 1 eine Bedieneinheit 110. Diese ist unter der Armlehne 114 einer Mittelkonsole angeordnet und lässt sich auch in überwiegend horizontaler Lage in Fahrzeuglängsrichtung 112 zwischen einer Park- und einer Funktionsposition verfahren. 1 zeigt die Bedieneinheit 110 in Funktionsposition. Auch bei der Bedieneinheit handelt es sich um ein verstellbares Bauteil der Fahrzeugs. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich zwar auf die Anzeigevorrichtung, lässt sich jedoch entsprechend auch auf die Bedieneinheit 110 und das Handschuhfach 106 übertragen.
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Im Folgenden sei ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass es sich bei der Instrumententafel 100 um die Instrumententafel 100 eines Kraftfahrzeugs handelt. Befindet sich nun also ein Fahrzeuginsasse in dem Kraftfahrzeug, so kann im Crashfall aufgrund der im Fahrzeug auftretenden Kräfte ein Körperteil des Fahrzeuginsassen, wie beispielsweise eine Hand oder der Kopf, auf die ausgefahrene Anzeigevorrichtung 102 auftreffen. Würde diese aufgrund ihres Herausstehens aus der Instrumententafel 100 nun starr und statisch dort verharren, würde das Verletzungsrisiko des Fahrzeuginsassen stark erhöht. Um nun das Verletzungsrisiko zu minimieren, ist vorgesehen, dass der Antrieb der digitalen Anzeigevorrichtung 102 eine Kinematik dergestalt aufweist, dass bei Kraftausübung auf die ausgefahrene Anzeigevorrichtung 102 diese aufgrund der Kraft zurück in die Parkposition überführt wird, das heißt in der 1 nach unten in die Instrumententafel 100 hineinbewegt wird.
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Um dies zu realisieren, ist ein Verbindungselement 201 vorgesehen, wie es in der schematischen Aufsicht der 2a und der Seitenansicht der 2b gezeigt ist. Das Verbindungselement 201 koppelt über dessen Kinematik mit einem Abtrieb 200 eines Antriebmotors. Das Verbindungselement weist ein Gehäuse 204 auf, in welchem ein Lagerelement 206 und ein Drehelement 208 untergebracht sind.
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Im Folgenden sei ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass der Abtrieb 200 mit dem nicht näher gezeigten Motor mechanisch verbunden ist. Bei Betrieb des Motors rotiert der Abtrieb, wobei durch den Abtrieb ein Drehmoment auf das Lagerelement 206 ausgeübt wird. In dem Lagerelement 206 befindet sich das Drehelement 208, wobei das Drehelement 208 wiederum über eine Welle 202 mit der nicht weiter gezeigten Kinematik verbunden ist, durch welche eine Überführung der Rotationsbewegung der Welle 202 in eine vertikale Bewegung des Bauteils 102 umgewandelt wird.
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Um nun ein Drehmoment von dem Abtrieb 200 auf die Welle 202 zu ermöglichen, weist das Drehelement 208 mehrere radial abstehende Zähne 214 auf. Arme 210 des Drehelements 208 sind über jeweilige Füße 212 mit dem rotatorischen Grundkörper des Drehelements 208 verbunden. Ein Arm 210 weist an seinem einen Ende einen Fuß 212 und an seinem anderen Ende den Zahn 214 auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine Elastizität im Bereich des Zahns 214 des Arms 210 gegeben, sodass der Arm 210 auch als Federelement bezeichnet werden kann. In der Rotationsrichtung ist in der 2a in Richtung des Uhrzeigersinns der Fuß 212 des Federelements und damit des Arms 210 vor dem Zahn 214 angeordnet.
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Das Lagerelement 206 weist eine umlaufende Hohlverzahnung 216 zur Aufnahme der Zähne 214 auf. Diese Arme 210 sind aufgrund ihrer Feder-Eigenschaft dazu ausgebildet, eine lösbare kraftschlüssige Verbindung zwischen den Zähnen 214 und den jeweiligen Aufnahmen der Hohlverzahnung 216 zu ermöglichen.
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Rotiert in dem Beispiel der 3a das Lagerelement 206 im Uhrzeigersinn, so werden die Aufnahmen der Hohlverzahnung 216 auf die schräge Anpressfläche 218 der Zähne 214 drücken. Dadurch wird eine Kraft vom Lagerelement 206 auf die Anpressfläche 218 und damit auf die Zähne 214 übertragen. Dies führt zu einer Rotation des Drehelements 208 ebenfalls in Richtung des Uhrzeigersinns.
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Dasselbe Prinzip gilt auch bezüglich einer Rotation des Lagerelements 206 im Gegenuhrzeigersinn, wobei in diesem Fall die Aussparungen der Hohlverzahnung 216 auf die schrägen Anpressflächen 220 drücken und somit eine Drehmomentübertragung zwischen dem Lagerelement 206 und dem Drehelement 208 ermöglichen.
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Im Folgenden sei nun davon ausgegangen, dass sich die Anzeigevorrichtung 102, wie in der 1 gezeigt, im ausgefahrenen Zustand befindet. Ferner sei angenommen, dass eine Kraftausübung auf die Anzeigevorrichtung 102 von oben nach unten in der 1 dazu führt, dass eine Rotation des Drehelements 208 im Uhrzeigersinn bewirkt wird. Diese Rotation im Uhrzeigersinn erfolgt dabei relativ zum im Wesentlichen feststehenden Lagerelement 206, da dieses über den Abtrieb 200 mit dem selbsthemmenden Motor gekoppelt ist.
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Wird nun also, zum Beispiel durch einen Crashfall, eine Kraft von oben auf die Anzeigevorrichtung 102 ausgeübt, so führt dies zu einem Drehmoment in Richtung des Uhrzeigersinns auf das Drehelement 208. Dies wiederum führt dazu, dass aufgrund der nun wirkenden hohen Kräfte die Anpressflächen 220 in besonders starker Weise gegen die Aufnahmen 216 der Hohlverzahnung gepresst werden. Dies führt dazu, dass aufgrund der Elastizität der Arme 210 die Anpressflächen 220 unter die Aussparungen der Hohlverzahnung 216 rutschen können. Im Ergebnis tauchen also die Zähne 214 unter die Hohlverzahnung, sodass nun die Zähne 214 unter der Hohlverzahnung 216 hindurchrutschen können. Sobald dieser Zustand erreicht ist, steht einer weiteren Rotation des Drehelements 208 im Lagerelement 206 bis auf Reibungskräfte zwischen den Zähnen und der Innenwand des Lagerelements nichts mehr entgegen. Das Drehelement kann also im Uhrzeigersinn eine freie Rotation durchführen. Diese freie Rotation entspricht einer Einfahrbewegung der Anzeigevorrichtung von der Funktionsposition in die Parkposition.
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Wie in der 4 gezeigt, sind einander unmittelbar benachbarte Zähne 214 durch einen Kreisbogen voneinander beabstandet, wobei der Kreisbogen einen Mittelpunktwinkel 400 aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Rotation des Lagerelements um den Betrag dieses Mittelpunktwinkels 400 der vollständigen Bewegung der Anzeigevorrichtung zwischen der Funktionsposition und der Parkposition entspricht. Zurückkommend auf die 3 bedeutet dies, dass sobald die Zähne 214 hinter die Hohlverzahnung 216 gerutscht sind, eine freie Bewegung der Anzeigevorrichtung solange möglich ist, bis diese vollständig die Parkposition erreicht hat. Erst dann rasten die Zähne wieder in die Hohlverzahnung ein, sodass in einem anschließenden Ausfahrprozess die Anzeigevorrichtung wieder zurück in die Funktionsposition überführt werden kann.
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Die 4 zeigt schematisch den Zustand, bei welchem bei feststehendem Lagerelement 206 das Drehelement 208 eine Rotation in Gegenuhrzeigerrichtung erfährt. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wenn der Motor zum Ausfahren der Anzeigevorrichtung defekt ist oder der verwendete Abtrieb 200 an einer Stelle klemmt. In diesem Fall könnte ein Benutzer durch Ziehen an der Anzeigevorrichtung 102 diese manuell von der Parkposition in die Funktionsposition überführen. Dies führt zu einer Rotation des Drehelements 208 in Gegenuhrzeigersinnrichtung, wobei dadurch eine Kraft von der Anpressfläche 218 auf die Hohlverzahnung 216 ausgeübt wird. Dies führt, wie in der 4 gezeigt, bei erheblichem Kraftaufwand zu einem Entlangrutschen der Anpressfläche 218 entlang der Hohlverzahnung, bis wiederum die Zähne 214 unter die Hohlverzahnung 216 hinwegtauchen. Sobald dieser Zustand erreicht ist, das heißt die Zähne 214 außer Griff mit der Hohlverzahnung 216 geraten, ist eine freie Bewegung der Anzeigevorrichtung von der Parkposition bis in die Funktionsposition möglich.
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Durch das Abtauchen der Zähne 214 unter die Hohlverzahnung 216 wird also eine lösbare kraftschlüssige Verbindung zwischen den Zähnen 214 und den jeweiligen Aufnahmen der Hohlverzahnung des Lagerelements 206 ermöglicht.
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Die 5 zeigt ein Federteil 300 als „Stabilisierungsfeder“ mit mehreren Federelementen 306. Zum Erhöhen und/oder Stabilisieren des Auslösemoments könnten die Federelemente 306 zwischen den Armen 210 und der Scheibe 222 montiert werden. Die Federelemente 306 sind als U-förmige Blattfeder gestaltet, wobei ein Schenkel 322 an der Scheibe 222 fest anliegt und der zweite Schenkel 320 an der Unterseite eines Armes 210 verschiebbar anliegt. Dies wird durch einen Formschluss zwischen den Armen 210, der Scheibe 222 und den Federelementen 306 erreicht.
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Um den Formschluss und damit ein festes Anliegen der Federelemente 306 an der Scheibe 222 zu erzeugen, füllt das Federelement 306 den Hohlraum zwischen zwei Füßen 212 aus. Dabei stützt sich in einer Drehrichtung der Schenkel 322 mittels eines Anschlags am Federende 308 an einem Fuß 212 ab. Das Federende 308 ist zur Abstützung am Fuß 212 gebogen. Die Verbindung 312 der Schenkel 320 und 322 ist so ausgeformt, das diese gegenstückig in die Hohlkehle zwischen einem Arm 210 und der Scheibe 222 passt. Diese Verbindung 312 in Form eines Anschlags verhindert ein Verschieben des Federelements 306 in der anderen Drehrichtung.
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Der Schenkel 320 des Federelements 306 weist ein Auslaufende 310 auf. Dieses Auslaufende 310 schmiegt sich an das in Rotationsrichtung weisende Ende des Armes 210 in der Rotationsrichtung gesehen an. Wenn die gesamte Anordnung der 3 mit Vorspannung ausgeführt wird, verhindert diese Ausformung ein übermäßiges Dehnen der Arme 210 nach außen und erleichtert die Montage.
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Die Federelemente 306 sind über Verbindungsstege 304 mit einer Scheibe 302 verbunden. Damit sind alle U-förmigen Blattfedern untereinander verbunden und können als ein zusammenhängendes Federteil in einem Stanz-Biegeprozess hergestellt werden. Diese Scheibe 302 kann auf die Abtriebswelle 200 geschoben werden und hat einen sicheren Sitz auf dem Drehelement 208.
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6 zeigt nochmals in einer perspektivischen Ansicht die axiale Anordnung von Lagerelement 206, Drehelement 208 und Federteil 300. Die Federenden 308 stehen dabei in axialer Richtung gesehen in Richtung zum Drehelement etwas aus der durch die Scheibe 302 gebildeten Fläche heraus, so dass sie in den Bereich zwischen den Armen 214 und der Scheibe 222 eingreifen können. Dies führt dazu, dass die Arme 210 die Scheibe 222 in radialer Richtung der Scheibe 222 gesehen teilweise überdecken, wobei die Federenden 308 die Arme 210 an den Stellen der radialen Überdeckung vollständig abstützen, um den besagten Formschluss zu bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Instrumententafel
- 102
- Anzeigevorrichtung
- 104
- Richtung
- 106
- Handschuhfach
- 108
- Richtung
- 110
- Bedieneinheit
- 112
- Richtung
- 114
- Armlehne der Mittelkonsole
- 200
- Abtrieb
- 201
- Verbindungselement
- 202
- Welle
- 204
- Gehäuse
- 206
- Lagerelement
- 208
- Drehelement
- 210
- Arm
- 212
- Fuß
- 214
- Zahn
- 216
- Aufnahme der Hohlverzahnung
- 218
- Anpressfläche
- 220
- Anpressfläche
- 222
- Scheibe
- 300
- Federteil
- 302
- Scheibe
- 304
- Verbindungssteg
- 306
- U-förmige Blattfeder
- 308
- Anschlag Federende
- 310
- Auslaufende
- 312
- Verbindung
- 400
- Mittelpunktswinkel
