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Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Unterschiedlichste Komponenten eines Kraftfahrzeugs werden häufig insbesondere aus ergonomischen Gründen verstellbar ausgebildet. So ist es beispielsweise an sich bekannt, ein- und ausfahrbare Displays vorzusehen. Dadurch ist es möglich, derartige Displays, sofern sie gerade nicht benötigt werden sollten, beispielsweise im Bereich eines Armaturenbretts zu versenken und bei Bedarf auszufahren. Ferner sind auch noch Displays bekannt, welche nicht nur ein- und ausgefahren werden können, sondern zusätzlich auch noch beispielsweise verschwenkt werden können, damit unterschiedlich große Fahrzeuginsassen die Displays besser ablesen können.
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Ein derartiges Display ist beispielsweise in der
DE 10 2005 003 071 B3 gezeigt. Das Display ist mittels einer Halterung befestigt, mittels welcher das Display um unterschiedliche Achsen des Displays verdreht beziehungsweise verschwenkt werden kann. Darüber hinaus ist das Display in einem Schlitz in einem Armaturenbrett ein- und ausfahrbar ausgestaltet.
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Die
US 2006 02 198 57 A1 zeigt einen ausfahrbaren Videomonitor, dessen Anzeigefläche im ausgefahrenen Zustand um eine Achse verschwenkbar ist.
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Die
DE 10 2010 047 625 A1 zeigt einen in einer Klappe eines Handschuh- versenkbaren Bildschirm. Der Bildschirm ist genauso wie die Klappe gekrümmt ausgebildet, wobei der Bildschirm zwischen einer vollständig in der Klappe versenkten und einer aus der Klappe herausgezogenen Position verstellbar ist.
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Die
GB 2521720 A zeigt eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche die Bewegung eines Displays des Kraftfahrzeugs mittels eines Linearantriebs und einer diesem zugeordneten Linearführung aus einer Verstauposition in eine Ausfahrposition ermöglicht. Durch eine weitere Führung wird eine Verschwenkung des Displays um eine quer zur Hubrichtung des Linearantriebs verlaufende Schwenkachse nach Erreichen der Ausfahrposition ermöglicht.
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Die
DE 10 2013 013 694 B3 und die
DE 10 2007 055 246 A1 zeigen ebenfalls Verstellvorrichtungen für ein Display eines Kraftfahrzeugs. In beiden Druckschriften wird beschrieben, dass durch eine kombinierte Verschiebe- und Kippbewegung das Display aus einer Verstauposition ausgefahren werden kann. Die
DE 10 2007 055 246 A1 offenbart zudem noch einen selbsthemmenden Linearantrieb zum Ausfahren des Displays.
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Vor allem, wenn Komponenten eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise Displays oder dergleichen, sowohl translatorisch ein- und ausgefahren als auch verschwenkt werden können sollen, sind dafür üblicherweise relativ komplex aufgebaute Verstellvorrichtungen mit einer Vielzahl an Teilen erforderlich. Zum einen wird dadurch ein relativ großer Bauraumbedarf erforderlich, zum anderen können besonders komplex aufgebaute Verstellvorrichtungen auch fehleranfällig und teuer sein.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welcher eine Komponente eines Kraftfahrzeugs auf besonders einfache Weise translatorisch bewegt und verschwenkt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Linearführung, welche einen Endanschlag mit einer Anlagefläche aufweist. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ein mittels der Linearführung geführtes erstes Führungselement auf, an welchem eine Komponente des Kraftfahrzeugs angeordnet und welches über ein Biegeelement mit einem zweiten, mittels der Linearführung geführten Führungselement verbunden ist. An dem ersten Führungselement ist ein Hebelelement befestigt. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung einen an dem Hebelelement angreifenden Linearantrieb, mittels welchem unter Vermittlung des Hebelelements das erste Führungselement translatorisch von einer Verstauposition in eine an der Anlagefläche des Endanschlags anliegende Ausfahrposition bewegbar sowie in der Ausfahrposition um zumindest eine quer zur Hubrichtung des Linearantriebs verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ist. Die Anlagefläche des Endanschlags kann beispielsweise gekrümmt ausgebildet sein, wobei in diesem Fall das erste Führungselement korrespondierend zu der gekrümmten Anlagefläche ausgebildet ist. Das Führungselement weist in diesem Fall also eine seinerseits eine gekrümmte Anlagefläche auf, welche in der Ausfahrposition zumindest im Wesentlichen passgenau an der Anlagefläche des Endanschlags anliegt. Dadurch wird eine geführte Verschwenkbewegung des ersten Führungselements an der Anlagefläche begünstigt. Alternativ kann die Anlagefläche aber auch eben ausgebildet sein, wobei das erste Führungselement vorzugsweise eine gekrümmte Oberfläche aufweist, welche in der Ausfahrposition an der Anlagefläche des Endanschlags anliegt.
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Statt einer Kombination aus einer linearen Führung mit einem Drehgelenk ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, ein mittels der Linearführung linear geführtes Biegeelement, welches als eine Art Biegegelenk dient, einzusetzen, um eine lineare Bewegung der Komponente des Kraftfahrzeugs mit einer sich daran anschließenden Dreh- beziehungsweise Verschwenkbewegung umzusetzen. Beim Verstellen beziehungsweise Ausfahren der Komponente bewegt sich das mittelbar über das Hebelelement angetriebene Biegeelement innerhalb der Linearführung. Beim Erreichen der Ausfahrposition, also einer durch den Endanschlag definierten Endlage für die translatorische Ausfahrbewegung der Komponente des Kraftfahrzeugs, endet diese lineare Bewegung. Spätestens dann wird das erste Führungselement, an welchem die Komponente des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, aufgrund des Kraftangriffpunkts des Linearantriebs am Hebelelement um zumindest eine quer zur Hubrichtung des Linearantriebs verlaufende Schwenkachse verschwenkt.
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Mittels der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist es also möglich, die Komponente des Kraftfahrzeugs sowohl linear zu bewegen als auch zu verschwenken, wobei dafür nur ein einziger Linearantrieb erforderlich ist. Ferner wird durch die federnde Wirkung des Biegeelements ein eventuell vorhandenes Spiel innerhalb der Verstellvorrichtung minimiert. Die beiden Führungselemente und das die beiden Führungselemente verbindende Biegeelement können dabei beispielsweise aus Kunststoff, aus Stahl oder auch aus anderen Materialien ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Ist-Abmaße bzw. die Soll-Maße und Materialeigenschaften des Hebelelements, der Führungselemente und des Biegeelements derart, dass das erste Führungselement, und somit auch die daran befestigte Komponente des Kraftfahrzeugs, während der Bewegung des ersten Führungselements von der Verstauposition in die Ausfahrposition zumindest im Wesentlichen rein translatorisch bewegt und nicht verschwenkt wird. Erst nach dem Erreichen der Ausfahrposition, also der durch den Endanschlag bedingten translatorischen Endlage, setzt das Verschwenken des ersten Führungselements, und somit auch der daran befestigten Komponente des Kraftfahrzeugs, ein.
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Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ist also besonders einfach aufgebaut, da sie mit einer sehr geringen Bauteileanzahl sowohl eine translatorische Verstellung der Komponente des Kraftfahrzeugs als auch eine rotatorische, verschwenkende Verstellung der Komponente des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Die Komplexität der Verstellvorrichtung ist aufgrund der geringen Bauteileanzahl sehr gering, sodass die Verstellvorrichtung besonders einfach hergestellt und kostengünstig ausgestaltet sein kann. Ferner kann die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung aufgrund der geringen Komplexität und geringen Teileanzahl besonders kompakt und robust ausgebildet sein.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anlagefläche des Endanschlags in Form einer Halbzylinderschale und das erste Führungselement kugelförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist. Insbesondere wenn die Anlagefläche des Endanschlags halbzylinderschalenförmig und das Führungselement zylinderförmig ausgebildet sind, weist die Verstellvorrichtung nur einen einzigen rotatorischen Freiheitsgrad auf, sodass die Komponente des Kraftfahrzeugs um eine einzige Schwenkachse verschwenkbar ist. Die Anlagefläche des Endanschlags und das erste Führungselement sind dabei derart ausgebildet, dass eine Achse des ersten Führungselements koaxial zur Schwenkachse verläuft. Das Biegeelement kann beispielsweise als eine Art Biegebalken mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein.
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Eine alternative vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Anlagefläche des Endanschlags in Form einer Halbkugelschale und das erste Führungselement kugelförmig ausgebildet ist. Das Biegeelement kann dabei beispielsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, dass das Biegeelement einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei aufgrund der halbkugelschalenförmig ausgebildeten Anlagefläche des Endanschlags und der kugelförmigen Gestalt des Führungselements die Komponente des Kraftfahrzeugs auch um mehr als eine Schwenkachse verschwenkt werden kann. Je nachdem, wie die Komponente des Kraftfahrzeugs um die unterschiedlichen Schwenkachsen verschwenkt werden soll, kann es dabei vorgesehen sein, dass das Biegeelement unterschiedliche Biegewiderstandsmomente bezüglich dieser Schwenkachsen aufweist. In einem derartigen Fall kann auf besonders einfache Weise eine unterschiedlich starke Verschwenkung der Komponente des Kraftfahrzeugs um die unterschiedlichen Schwenkachsen erzielt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Linearführung zumindest zwei parallel zur Hochrichtung des Linearantriebs verlaufende Führungsflächen aufweist, zwischen welchen die beiden Führungselemente angeordnet sind und an denen diese anliegen. Dadurch kann eine kontrollierte und exakte translatorische Bewegung der beiden Führungselemente und dem Biegelement sichergestellt werden. Folglich kann dadurch auch die Komponente des Kraftfahrzeugs kontrolliert translatorisch ein- und ausgefahren werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Biegeelement ebenfalls zwischen den Führungsflächen angeordnet und von diesen beabstandet ist. Dadurch kann sich das Biegeelement innerhalb der Linearführung durchbiegen, infolgedessen unter anderem das Verschwenken des ersten Führungselements und somit der daran angebrachten Komponente des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Biegeelement in Form jeweiliger fester Einspannungen mit den Führungselementen verbunden ist. Zwischen den Führungselementen und dem Biegeelement werden also sowohl Kräfte als auch Momente übertragen. Dadurch können sich die Führungselemente, welche über das Biegeelement miteinander verbunden sind, innerhalb der Linearführung verspannen, wodurch ein kontrolliertes Verschwenken des ersten Führungselements und der daran angeordneten Komponente des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird. Ferner kann dadurch sichergestellt werden, dass die an dem ersten Führungselement angeordnete Komponente des Kraftfahrzeugs beim Ausfahren zunächst nur translatorisch bewegt und erst nach Erreichen der Ausfahrposition verschwenkt wird.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Linearantrieb ein selbsthemmender Antrieb ist. Beispielsweise ist es möglich, dass der Linearantrieb einen selbsthemmenden Spindeltrieb aufweist. Beim Verschwenken des ersten Führungselements verspannt dieses sich gegenüber dem zweiten Führungselement über das verbogene Biegeelement. Wenn der Linearantrieb ein selbsthemmender Antrieb ist, kann dieser beispielsweise ohne die Aufrechterhaltung eines Antriebsstroms das wunschgemäß verschwenkte erste Führungselement und somit die wunschgemäß verschwenkte Komponente des Kraftfahrzeugs in dieser Lage halten. Ist also die Komponente des Kraftfahrzeugs in wunschgemäßer Weise translatorisch und rotatorisch in eine bestimmte Lage verbracht worden, so kann beispielsweise eine Stromzufuhr des Linearantriebs unterbrochen werden, wobei die Komponente weiterhin durch den Linearantrieb in der wunschgemäßen Lage gehalten werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Komponente des Kraftfahrzeugs eine als Projektionsfläche für ein Combiner-Head-Up-Display ausgelegte, spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe, also ein sogenannter Combiner, ein Display oder ein Spoiler für ein Kraftfahrzeug ist. Im Wesentlichen können beliebige Komponenten eines Kraftfahrzeugs mittels der Verstellvorrichtung sowohl translatorisch als auch rotatorisch in der beschriebenen Weise verstellt werden.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Verstellvorrichtung, mittels welcher eine Komponente eines Kraftfahrzeugs sowohl translatorisch als auch rotatorisch mit einem einzigen Linearantrieb verstellbar ist, wobei die Komponente in einer versenkten Verstauposition dargestellt ist;
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2 eine weitere schematische Seitenansicht der Verstellvorrichtung, wobei die Komponente in einer Ausfahrposition gezeigt ist, welche einer translatorisch erreichbaren Endlage der Komponente entspricht; und in
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3 eine weitere schematische Seitenansicht der Verstellvorrichtung, wobei die Komponente wiederum in der Ausfahrposition angeordnet und zusätzlich noch verschwenkt ist.
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Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Verstellvorrichtung für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ist in 1 gezeigt. Die Verstellvorrichtung 10 umfasst eine Linearführung 12, welche einen Endanschlag 14 mit einer gekrümmten Anlagefläche 16 aufweist. Darüber hinaus umfasst die Verstellvorrichtung 10 ein mittels der Linearführung 12 geführtes, korrespondierend zu der gekrümmten Anlagefläche 16 des Endanschlags 14 geformtes erstes Führungselement 18, an welchem eine Komponente 20 des hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Bei der Komponente 20 kann es sich beispielsweise um eine als Projektionsfläche für ein Combiner-Head-Up-Display ausgelegte, spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe, also um einen sogenannten Combiner, handeln. Alternativ kann es sich bei der Komponente 20 auch beispielsweise um ein in einem Armaturenbrett versenkbar ausgebildetes Display handeln. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass es sich bei der Komponente 20 beispielsweise um einen Spoiler des Kraftfahrzeugs handelt.
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Innerhalb der Linearführung 12 ist noch ein zweites Führungselement 22 angeordnet, welches über ein stab- oder balkenförmig ausgebildetes Biegeelement 24 mit dem ersten Führungselement 18 verbunden ist.
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An dem ersten Führungselement 18 ist ein Hebelelement 26 befestigt. An dem Hebelelement 26 greift wiederum ein Linearantrieb 28 an, mittels welchem unter Vermittlung des Hebelelements 26 das erste Führungselement 18 und somit auch die daran angeordnete beziehungsweise befestigte Komponente 20 translatorisch von der in 1 gezeigten Verstauposition in eine in 2 dargestellte Ausfahrposition bewegbar ist. Mit dem Bezugszeichen x ist vorliegend eine Fahrzeuglängsrichtung und mit dem Bezugszeichen z eine Fahrzeughochrichtung des nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs bezeichnet. Die Komponente 20 kann also in der bestimmungsgemäßen Einbaulage der Verstellvorrichtung 10 translatorisch in Fahrzeughochrichtung z ein- und ausgefahren werden.
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Wie in 2 zu erkennen, liegt das erste Führungselement 18 in der Ausfahrposition, welche einer translatorischen Endlage entspricht, an der gekrümmten Anlagefläche 16 des Endanschlags 14 an. Dadurch kann die Komponente 20 also nicht weiter translatorisch ausgefahren werden. Der Linearantrieb 20 weist dabei einen so großen Hub auf, dass das Hebelelement 26 allerdings noch weiter nach oben gedrückt werden kann. Dadurch, dass der Linearantrieb 28 an dem Hebelelement 26 angreift, kann bei einem weiteren Ausfahren des Linearantriebs 28 das erste Führungselement 18 zumindest um eine quer zur Hubrichtung des Linearantriebs 28 verlaufende Schwenkachse 30 verschwenkt werden. Im vorliegend gezeigten Fall verläuft die Schwenkachse 30 also parallel zu einer nicht näher bezeichneten Fahrzeugquerachse. Die Komponente 20 kann also mittels der Verstellvorrichtung 10 unterschiedlich um die Fahrzeugquerachse geneigt werden.
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In 3 ist die Verstellvorrichtung 10 in einer weiteren schematischen Seitenansicht gezeigt, wobei der Linearantrieb 28 so weit ausgefahren worden ist, dass die Komponente 20 zum einen in translatorischer Richtung vollständig ausgefahren und zum anderen noch um die Schwenkachse 30 verschwenkt worden ist. Vorzugsweise ist der Linearantrieb 28 als selbsthemmender Antrieb ausgebildet, beispielsweise in Form eines selbsthemmenden Spindeltriebs. Sollte der Linearantrieb 28 also beispielsweise mittels eines Elektromotors angetrieben werden, so kann die Stromzufuhr unterbrochen werden, ohne dass der Hebel 26 wieder nach unten gedrückt und die Komponente 20 zurückverschwenkt wird.
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Die gekrümmte Anlagefläche 16 des Endanschlags 14 kann beispielsweise in Form einer Halbzylinderschale ausgebildet sein. Das erste Führungselement 18 sowie das zweite Führungselement 22 können beide dabei beispielsweise kugelförmig oder alternativ auch zylinderförmig ausgebildet sein. Insbesondere, wenn die beiden Führungselemente 18, 22 kugelförmig ausgebildet sind, muss eine relativ geringe Reibkraft überwunden werden, um die beiden kugelförmigen Führungselemente 18, 22 innerhalb der Linearführung zu bewegen. Denn wie zu erkennen, weist die Linearführung 12 zumindest zwei zur Hubrichtung des Linearantriebs 28 verlaufende Führungsflächen 32 auf, zwischen welchen die beiden Führungselemente 18, 22 angeordnet sind und an denen diese anliegen. Bei einer Kugelform der beiden Führungselemente 18, 22 liegen diese somit an den beiden Führungsflächen 32 nur punktförmig an.
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Wie zu erkennen, ist das Biegeelement 24 ebenfalls zwischen den beiden Führungsflächen 32 angeordnet, jedoch von diesen beabstandet. Spätestens sobald der Linearantrieb 28 in die in 2 gezeigte Ausfahrposition ausgefahren worden ist und darüber hinaus nach oben ausgefahren wird, verspannen sich die beiden Führungselemente 18, 22 aufgrund ihrer Verbindung über das Biegeelement 24 innerhalb der Linearführung 12. Da das Biegeelement 24 von den beiden Führungsflächen 32 beabstandet ist, kann dieses sich quer zur Hubrichtung des Linearantriebs 28 durchbiegen. Das Biegeelement 24 ist dabei vorzugsweise so steif ausgebildet, dass das Verschwenken des ersten Führungselements 18 und somit auch der Komponente 20 erst auftritt, wenn das erste Führungselement 18 an dem Endanschlag 14 angelangt ist und das Hebelelement 26 noch weiter nach oben gedrückt wird.
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Die gekrümmte Anlagefläche 16 des Endanschlags 14 kann aber auch in Form einer Halbkugelschale ausgebildet sein, wobei dabei zumindest das erste Führungselement 18 kugelförmig ausgebildet ist. Das erste Führungselement 18 kann also an dem Endanschlag 14 in der in 2 gezeigten Ausfahrposition wie in einer Art Gelenkpfanne anliegen. Wenn die gekrümmte Anlagefläche 16 des Endanschlags 14 in Form einer Halbkugelschale ausgebildet und das erste Führungselement 18 kugelförmig ausgebildet ist, ist es je nach Kraftangriffspunkt des Linearantriebs 28 an dem Hebelelement 26 möglich, dass das erste Führungselement 18 und somit die daran angeordnete Komponente 20 nicht nur um die Schwenkachse 30, sondern um eine weitere, quer zu dieser Schwenkachse 30 verlaufenden Schwenkachse 34 verkippt beziehungsweise verschwenkt wird. Vorliegend verläuft diese Schwenkachse 34 in Fahrzeuglängsrichtung x.
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Um ein Verschwenken der Komponente 20 zusätzlich noch um die Schwenkachse 34 zu ermöglichen, muss der Linearantrieb 28 allerdings in Richtung der Schwenkachse 30 exzentrisch an dem Hebelelement 26 angreifen. Mit anderen Worten muss der Kraftangriffpunkt des Linearantriebs 28 am Hebelelement 26 in Fahrzeugquerrichtung also einen gewissen Abstand von der Schwenkachse 34 aufweisen.
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Wird bei einer derartigen Konstellation der Linearantrieb 28 nach Erreichen der in 2 gezeigten Ausfahrposition weiter nach oben ausgefahren, biegt sich das Biegeelement 24 sowohl in Fahrzeuglängsrichtung x als auch in Fahrzeugquerrichtung durch. Infolgedessen wird die Komponente 20 sowohl um die Schwenkachse 30 als auch um die Schwenkachse 34 verschwenkt.
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Mittels der erläuterten Verstellvorrichtung 10 ist es also auf besonders einfache Weise möglich, eine kombinierte translatorische und rotatorische Verstellung an der Komponente 20 des Kraftfahrzeugs vorzunehmen. Die Verstellvorrichtung 10 ist dabei sehr einfach aufgebaut und weist insbesondere nur eine geringe Teileanzahl auf, wobei zum translatorischen Bewegen und Verschwenken der Komponente 20 lediglich ein einziger Linearantrieb 28 erforderlich ist.
