DE102015214378A1

DE102015214378A1 - Vorrichtung zur mechanischen Kopplung eines ersten Fahrzeugteils mit einem zweiten Fahrzeugteil und zur elektrischen Kontaktierung eines der beiden Fahrzeugteile

Info

Publication number: DE102015214378A1
Application number: DE102015214378.3A
Authority: DE
Inventors: Andre Carl; Olaf Kriese
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur mechanischen Kopplung eines ersten Fahrzeugteils (2) mit einem zweiten Fahrzeugteil und zur elektrischen Kontaktierung eines der beiden Fahrzeugteile (2). Dazu umfasst die Vorrichtung (1) ein dem ersten Fahrzeugteil (2) zugeordnetes erstes Koppelstück (5) sowie ein dem zweiten Fahrzeugteil zugeordnetes zweites Koppelstück (8), das zur mechanischen Kopplung mit dem ersten Koppelstück (5) ein-gerichtet ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung (1) einen dem ersten Koppelstück (5) zugeordneten Stecker (12) und einen dem ersten Koppelstück (5) zugeordneten Steckerschuh (10), an dem der Stecker (12) entlang einer Kopplungsrichtung (24) verschiebbar gelagert ist. Ferner umfasst die Vorrichtung (1) einen dem zweiten Koppelstück (8) zugeordneten Gegenstecker (14) zur elektrischen Kontaktierung mit dem dem ersten Koppelstück (5) zu-geordneten Stecker (12). Das erste Koppelstück (5) und der Steckerschuh (10) sowie das zweite Koppelstück (8) und der Gegenstecker (14) sind dabei derart kinematisch gekoppelt, dass bei der mechanischen Kopplung des ersten Koppelstücks (5) mit dem zweiten Koppelstück (8) der Stecker (12) mit dem Gegenstecker (14) verbunden wird. An dem Steckerschuh (10) ist außerdem ein nachgiebiges Anschlagelement (40) angeordnet, das dazu eingerichtet ist, bei der Kopplung eine Steckkraft zur bestimmungsgemäßen Verbindung des Steckers (12) mit dem Gegenstecker (14) aufzubringen. Im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand des ersten Fahrzeugteils (2) mit dem zweiten Fahrzeugteil sind dabei der Stecker (12) und der Gegenstecker (14) spielbehaftet an dem Steckerschuh (10) gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Kopplung eines ersten Fahrzeugteils mit einem zweiten Fahrzeugteil und zur elektrischen Kontaktierung eines der beiden Fahrzeugteile.
Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Personenkraftfahrzeugen, kommen häufig Fahrzeugteile mit elektrischen Funktionselementen zum Einsatz. Bei solchen Fahrzeugteilen handelt es sich beispielsweise um elektrische Antriebe zu Verstellung von anderen, beweglichen Fahrzeugteilen, aber auch um Kopfstützen, Türgriffe und andere Bauteile, insbesondere solche mit integrierten Sensoren. Die jeweiligen elektrischen Funktionselemente (Elektromotor, Sensor etc.) erfordern dabei eine elektrische Kontaktierung mit einer Steuereinheit oder zumindest einer Energiequelle (meist das Bordnetz).
Üblicherweise wird ein Fahrzeugteil, das ein derartiges elektrisches Funktionselement umfasst, bei der Montage zunächst mit der Karosserie des Fahrzeugs gekoppelt und anschließend mit der Steuereinheit oder der Energiequelle kontaktiert. Somit sind jedoch – insbesondere bei Fahrzeugteilen mit vergleichsweise geringem Gewicht (z. B. Türgriffe, Kopfstützen und dergleichen), die lediglich vergleichsweise einfache mechanische Verbindungselemente erfordern – mehrere Montageschritte erforderlich, die den Montageaufwand dieser Fahrzeugteile erhöhen und dabei auch Fehlerquellen darstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Montage zweier Fahrzeugteile aneinander, wobei zumindest eines der Fahrzeugteile ein elektrisches Funktionselement umfasst, zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur mechanischen Kopplung eines ersten Fahrzeugteils mit einem zweiten Fahrzeugteil sowie zur elektrischen Kontaktierung eines der beiden Fahrzeugteile, insbesondere eines elektrischen Funktionselements, das in das Fahrzeugteil integriert ist. Die Vorrichtung (im Folgenden als Befestigungsvorrichtung bezeichnet) umfasst dabei ein erstes Koppelstück, das dem ersten Fahrzeugteil zugeordnet ist, und das vorzugsweise zur (insbesondere irreversiblen) Fixierung an diesem eingerichtet ist. Des Weiteren umfasst die Befestigungsvorrichtung ein zweites Koppelstück, das dem zweiten Fahrzeugteil zugeordnet ist, und das zur mechanischen Kopplung mit dem ersten Koppelstück eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Befestigungsvorrichtung einen dem ersten Koppelstück (und damit auch dem ersten Fahrzeugteil) zugeordneten Stecker, der vorzugsweise elektrische Anschlusskontakte trägt. Des Weiteren umfasst die Befestigungsvorrichtung einen dem ersten Koppelstück zugeordneten Steckerschuh, an dem der Stecker entlang einer Kopplungsrichtung (entlang derer das erste Koppelstück zur Kopplung mit dem zweiten Koppelstück zu bewegen ist) verschiebbar gelagert ist. Außerdem umfasst die Befestigungsvorrichtung einen Gegenstecker, der dem zweiten Koppelstück zugeordnet ist, und der zur elektrischen Kontaktierung mit dem Stecker eingerichtet und vorgesehen ist. Das erste Koppelstück und der Steckerschuh sowie das zweite Koppelstück und der Gegenstecker sind dabei derart kinematisch gekoppelt, dass bei der mechanischen Kopplung des ersten Koppelstücks mit dem zweiten Koppelstück der Stecker vorzugsweise selbsttätig (d. h. insbesondere ohne weiteres Zutun) mit dem Gegenstecker verbunden wird. Des Weiteren ist an dem Steckerschuh ein nachgiebiges Anschlagelement angeordnet, das dazu eingerichtet ist, bei der Kopplung des ersten Fahrzeugteils mit dem zweiten Fahrzeugteil eine Steckkraft zur bestimmungsgemäßen Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker aufzubringen. Außerdem sind im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand (in dem das erste Fahrzeugteil mit dem zweiten Fahrzeugteil bestimmungsgemäß mechanisch gekoppelt ist), der Stecker und der Gegenstecker (vorzugsweise entlang der Kopplungsrichtung) an dem Steckerschuh spielbehaftet (d.h. zumindest geringfügig verschiebbar) gelagert.
Diese spielbehaftete Lagerung wird insbesondere durch das nachgiebige Anschlagelement ermöglicht. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass auch der Gegenstecker in Kopplungsrichtung verschiebbar gelagert ist, insbesondere an einer entsprechenden Aufnahme, die ebenfalls dem zweiten Koppelstück zugeordnet ist. Allerdings weist diese zur Halterung des Gegensteckers dienende Aufnahme, in diesem Fall einen (unnachgiebigen) Anschlag auf, an dem der Gegenstecker zur Begrenzung seines Verschiebewegs bei der mechanischen Kopplung der beiden Koppelstücke anliegt.
Vorzugsweise ist das erste Koppelstück zur Befestigung an dem ersten Fahrzeugteil eingerichtet. Entsprechend ist vorzugweise auch das zweite Koppelstück zur Befestigung an dem zweiten Fahrzeugteil eingerichtet. Im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand sind somit beide Koppelstücke am ersten bzw. zweiten Fahrzeugteil befestigt.
Unter den Begriffen „Stecker“ und „Gegenstecker“ werden hier und im Folgenden insbesondere zueinander korrespondierende Bauteile verstanden, die einerseits zur elektrischen Kontaktierung erforderliche elektrische Anschlusskontakte umfassen, als auch andererseits einen die Anschlusskontakte umgebenden Steckerkörper, der zur vorzugsweise mediendichten und insbesondere verliersicheren Verbindung mit dem Steckerkörper des entsprechend anderen Bauteils ausgebildet ist. Grundsätzlich kann die verliersichere Verbindung dabei im Rahmen der Erfindung durch einen Reibschluss zwischen dem Stecker und dem Gegenstecker (d. h. insbesondere zwischen deren Steckerkörpern) ausgebildet sein, wobei die zur Trennung der Verbindung erforderliche Trennkraft (d.h. die zwischen den Steckerkörpern vorliegende Reibkraft) vorzugsweise größer ist als im Betrieb eines Fahrzeugs üblicherweise an derartigen Steckern auftretende Kräfte. Bevorzugt weisen der Stecker und der Gegenstecker allerdings korrespondierende Rastelemente auf, mittels derer sie im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand insbesondere formschlüssig miteinander verrastet sind.
Aufgrund der selbsttätigen Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker bei der mechanischen Kopplung der beiden Fahrzeugteile, die insbesondere auf der kinematischen Kopplung des Steckerschuhs mit dem ersten Koppelstück sowie des Gegensteckers mit dem zweiten Koppelstück und dem nachgiebigen Anschlagelement beruht, ist vorteilhafterweise eine „Blindmontage“ der beiden Fahrzeugteile aneinander ermöglicht. Das heißt, dass ein Monteur bei der Kopplung der beiden Fahrzeugteile nicht darauf zu achten braucht, dass neben der mechanischen Kopplung des ersten Koppelstücks mit dem zweiten Koppelstück auch der Stecker mit dem Gegenstecker verbunden wird, sondern kann vielmehr das erste Fahrzeugteil in einem Arbeitsschritt und insbesondere auf einfache Weise das erste Fahrzeugteil mit dem zweiten Fahrzeugteil koppeln – die elektrische Kontaktierung des in dem ersten oder zweiten Fahrzeugteil integrierten Funktionselements erfolgt dabei von selbst. Somit entfällt vorteilhafterweise ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur elektrischen Kontaktierung, wodurch die Montage der beiden Fahrzeugteile vereinfacht wird.
Dadurch, dass der Stecker und der mit diesem verbundene Gegenstecker im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand spielbehaftet gelagert sind, wird außerdem vorteilhafterweise verhindert, dass im Betrieb des Fahrzeugs (beispielsweise insbesondere beim Befahren einer unebenen, „holprigen“ Fahrbahn) Relativbewegungen zwischen den beiden Fahrzeugteilen, insbesondere zwischen den beiden Koppelstücken, die häufig aufgrund von Fertigungstoleranzen unvermeidlich sind, nicht auf die elektrischen Anschlusskontakte des Steckers und des Gegensteckers übertragen werden. Vielmehr können sich die miteinander gekoppelten Stecker (d.h. der Stecker und der Gegenstecker) bei derartigen Relativbewegungen gemeinsam entlang des Steckerschuhs bewegen. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Verschleiß der elektrischen Anschlusskontakte sowie eine unerwünschte Trennung des Steckers von dem Gegenstecker vermieden und somit die Funktionssicherheit des in das erste oder das zweite Fahrzeugteil integrierten Funktionselements erhöht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steckerschuh vorzugsweise als eine Art „Führungshülse“ ausgeführt, die entlang der Kopplungsrichtung ausgerichtet ist und in der der Stecker verschiebbar angeordnet ist. Das nachgiebige Anschlagelement bildet dabei einen den Verschiebeweg des Steckers in Richtung zum ersten Fahrzeugteil hin begrenzenden Anschlag, gegen den der Stecker bei der Verbindung mit dem Gegenstecker aufläuft. D.h. der Stecker wird bei der Kopplung der beiden Fahrzeugteile von dem Gegenstecker gegen diesen Anschlag verschoben. Dadurch wird die zur Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker erforderliche Steckkraft aufgebaut.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist das nachgiebige Anschlagelement derart ausgebildet, dass die Steckkraft, die zur bestimmungsgemäßen Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker erforderlich ist, geringer ist als eine Kopplungskraft, die zum Erreichen des bestimmungsgemäßen (mechanischen) Kopplungszustand des ersten Fahrzeugteils mit dem zweiten Fahrzeugteil erforderlich ist. Das heißt, dass das nachgiebige Anschlagelement insbesondere derart ausgebildet ist, dass bei der Kopplung des ersten Fahrzeugteils mit dem zweiten Fahrzeugteil zunächst die Steckkraft zur bestimmungsgemäßen Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker gegen das nachgiebige Anschlagelement aufgewendet werden muss und im Anschluss daran – zur Ausbildung des bestimmungsgemäßen Kopplungszustands – eine die Steckkraft überschreitende Kopplungskraft überwunden werden muss. Diese Kopplungskraft resultiert dabei beispielsweise ebenfalls aus einer Widerstandskraft des nachgiebigen Anschlagelements gegen Verformung. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Stecker und der Gegenstecker bestimmungsgemäß verbunden sind, bevor das erste Fahrzeugteil bestimmungsgemäß mechanisch mit dem zweiten Fahrzeugteil gekoppelt ist. Somit kann auf einfache Weise vermieden werden, dass der Stecker mit dem Gegenstecker im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand der beiden Fahrzeugteile nur unzureichend verbunden ist.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführung sind das erste Koppelstück und das zweite Koppelstück derart gestaltet, dass bei Erreichen der erforderlichen Kopplungskraft eine Verrastung (d.h. formschlüssige Kopplung) zwischen dem ersten Koppelstück und dem zweiten Koppelstück ausgebildet wird. Dazu weisen das erste Koppelstück und das zweite Koppelstück vorzugsweise korrespondierende Rastelemente auf, die bei Erreichen der Kopplungskraft miteinander formschlüssig verrasten. Beispielsweise resultiert die zur Verrastung erforderliche Kopplungskraft in diesem Fall aus einer konstruktiven Gestaltung der Rastelemente, d. h. aus einer Widerstandskraft der Rastelemente gegen Bewegung (Verschiebung). Alternativ beruht die Kopplungskraft auf der Widerstandskraft des nachgiebigen Anschlagelements, bevorzugt aber auf einer Kombination der Widerstandskraft der Rastelemente und des nachgiebigen Anschlagelements.
Um bei der Kopplung der beiden Fahrzeugteile eine besonders einfache Kontrolle des bestimmungsgemäßen Kopplungszustands zu ermöglichen, ist das nachgiebige Anschlagelement in einer vorteilhaften Ausführung dazu eingerichtet und vorgesehen, zur Signalisierung des bestimmungsgemäßen Kopplungszustands eine akustische und/oder haptische Rückmeldung (insbesondere an den Monteur der Fahrzeugteile) auszugeben. Bei der akustischen Rückmeldung handelt es sich dabei vorzugsweise um ein Knack- oder Klackgeräusch. Bei der haptischen Rückmeldung handelt es sich beispielsweise um eine beim Erreichen der erforderlichen Kopplungskraft auftretende Kraftspitze mit einem anschließenden signifikanten Nachlassen der bei der Kopplung auftretenden Gegenkraft.
In einer bevorzugten Ausführung ist das nachgiebige Anschlagelement derart ausgebildet, dass im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand die spielbehaftete Lagerung des Steckers sowie des Gegensteckers an bzw. in dem Steckerschuh entlang der Kopplungsrichtung zumindest in einem Bereich von etwa 1 bis 3 mm näherungsweise (d.h. bis auf vernachlässigbare, reibungsbasierte Kraftanteile) kraftfrei ist. Mit anderen Worten gibt das Anschlagelement den Stecker und den damit verbundenen Gegenstecker im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand frei (ist also von diesen „entkoppelt“), so dass sich der Gegenstecker und der Stecker im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand sowohl in Richtung auf das erste Fahrzeugteil als auch von diesem weg insbesondere mit einem Spiel von etwa 1 mm bis 3 mm bewegen können. Dadurch wird bei Relativbewegungen zwischen den Fahrzeugteilen und/oder den Koppelstücken, die im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand häufig insbesondere konstruktionsbedingt entlang der Kopplungsrichtung verlaufen, keine Kraft auf die Verbindung zwischen dem Stecker und dem Gegenstecker ausgeübt.
In einer grundsätzlich im Rahmen der Erfindung denkbaren Ausführungsform handelt es sich bei dem nachgiebigen Anschlagelement um wenigstens einen zapfenartigen Vorsprung, der vorzugsweise (spritzgießtechnisch) einstückig mit dem Steckerschuh verbunden ist und derart konstruktiv gestaltet ist, dass dieser bei Erreichen der erforderlichen Kopplungskraft von dem Steckerschuh abbricht und somit eine Bewegung des Steckers (sowie des mit diesem verbundenen Gegensteckers) über den ursprünglich von dem Vorsprung gebildeten Anschlag hinaus ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Anschlagelement jedoch um eine Feder. Der Einsatz der Feder ermöglicht dabei vorteilhafterweise ein wiederholtes Aufbringen der Steckkraft sowie gegebenenfalls der Kopplungskraft, insbesondere für den Fall, dass das erste oder das zweite Fahrzeugteil beispielsweise aufgrund von Beschädigung getauscht werden muss.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung, die insbesondere für den Fall vorteilhaft ist, dass im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand der Stecker und der damit verbundene Gegenstecker kraftfrei in dem Steckerschuh gelagert sind, ist die Feder insbesondere bistabil ausgebildet. Bistabil bedeutet hierbei, dass die Feder zwei stabile Zustände aufweist, in denen sie jeweils unterschiedliche Positionen entlang der Kopplungsrichtung einnimmt. Die Feder ist dabei insbesondere etwa nach Art eines „Knackfroschs“ ausgebildet. In ihrem ersten Zustand ist die Feder dabei vorzugsweise derart an dem Steckerschuh angeordnet, dass sie den vorstehend beschriebenen Anschlag zur Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker bildet. In dieser ersten Federposition läuft bei der Kopplung der beiden Fahrzeugteile der Stecker gegen die Feder an, wobei die Steckkraft aufgebaut wird. Deshalb wird diese erste Federposition auch als Anschlagposition bezeichnet. Bei Erreichen der Kopplungskraft (die von dem mit dem Gegenstecker verbundenen Stecker auf die Feder übertragen wird) schlägt die Feder in ihren zweiten Zustand und damit in eine zweite Federposition (auch als „Freigabeposition“ bezeichnet) um. In dieser Freigabeposition ist die Feder insbesondere von dem Stecker und dem mit diesem verbundenen Gegenstecker entkoppelt, so dass die beiden Stecker mit Spiel gelagert sind. Die Feder ist dabei in der Freigabeposition zweckmäßigerweise mit geringerem Abstand zu dem ersten Fahrzeugteil angeordnet als in der Anschlagposition. Zweckmäßigerweise ist die Feder als insbesondere bügelartig oder jochartig gebogenes (gewölbtes) Federband ausgebildet, das in der Anschlagposition zu dem Stecker hingewölbt und in der Freigabeposition von diesen weggewölbt ist. Beim Umschlagen von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand gibt die Feder außerdem vorzugsweise nach Art eines Knackfroschs als akustische Rückmeldung ein Knackgeräusch aus.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist das erste Koppelstück einteilig mit dem Steckerschuh und vorzugsweise das zweite Koppelstück einteilig mit der vorzugsweise vorhandenen Aufnahme für den Gegenstecker verbunden. Insbesondere handelt es sich dabei jeweils um spritzgießtechnisch hergestellte Kunststoffbauteile.
In einer im Rahmen der Erfindung denkbaren alternativen Ausführung sind das erste Koppelstück und der Steckerschuh sowie das zweite Koppelstück und die Aufnahme für den Gegenstecker als voneinander separate Bauteile ausgeführt. In diesem Fall sind diese Bauteile der Befestigungsvorrichtung bei der Kopplung der beiden Fahrzeugteile mittels des jeweiligen Fahrzeugteils oder zusätzlichen Bauteilen jeweils miteinander kinematisch gekoppelt, so dass die selbsttätige Verbindung des Steckers mit dem Gegenstecker ermöglicht ist.
In einer weiteren alternativen Ausführung sind das erste Koppelstück und der Steckerschuh sowie das zweite Koppelstück und die Aufnahme für den Gegenstecker ebenfalls jeweils separat ausgeführt. In diesem Fall weisen aber vorzugsweise das erste Koppelstück Verbindungsmittel zur Verbindung mit dem Steckerschuh und entsprechend auch das zweite Koppelstück Verbindungsmittel zur Verbindung mit der Aufnahme auf, sodass für Fahrzeugteile ohne elektrisches Funktionselement lediglich das erste Koppelstück und das zweite Koppelstück eingesetzt werden können. Für Fahrzeugteile mit elektrischem Funktionselement werden hierbei das erste Koppelstück und das zweite Koppelstück zweckmäßigerweise jeweils um den Steckerschuh (mit dem darin gelagerten Stecker) bzw. der Aufnahme (mit dem daran gelagerten Gegenstecker) erweitert.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist – für den Fall, dass das erste Fahrzeugteil das elektrische Funktionselement aufweist – der Stecker im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand (und vorzugsweise auch im bestimmungsgemäßen „Vormontagezustand“, d.h. wenn nur der Stecker an dem ersten Fahrzeugteil montiert ist) derart mit dem Funktionselement des ersten Fahrzeugteils elektrisch kontaktiert, dass eine Relativbewegung zwischen dem Stecker und dem ersten Fahrzeugteilmöglich ist. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, da der Stecker spielbehaftet in dem Steckerschuh gelagert ist. Die Kontaktierung des Steckers mit dem Funktionselement ist dabei vorteilhafterweise derart gestaltet, dass bei Relativbewegungen zwischen dem Stecker und dem ersten Fahrzeugteil eine Krafteinwirkung auf die Kontaktstellen zwischen dem Stecker und dem Funktionselement oder ein Verschleiß dieser Kontaktstellen vermieden wird oder unterbunden ist. Beispielsweise ist der Stecker mittels einer flexiblen Leitung mit dem Funktionselement kontaktiert, wobei diese flexible Leitung zwischen dem ersten Fahrzeugteil und dem Stecker nach Art eines „Schlappseils“ eine „Schlapplänge“ zum Ausgleich der Relativbewegungen ausbildet.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist das erste Koppelstück und/oder das zweite Koppelstück wenigstens einen Führungssteg mit einer oder mehreren Auflaufschrägen zur Zentrierung des ersten Koppelstücks gegenüber dem zweiten Koppelstück bei der Kopplung auf. Vorzugsweise weist dabei das erste Koppelstück insbesondere zwei Führungsstege mit jeweils einer Auflaufschräge auf, zwischen die das zweite Koppelstück bei der Kopplung zur Begrenzung eines Spiels quer zur Kopplungsrichtung eingeschoben wird. Das zweite Koppelstück weist dabei zweckmäßigerweise zu den Auflaufschrägen der beiden Führungsstege komplementäre Einführschrägen auf. In einer zusätzlichen zweckmäßigen Ausführung weist auch der Steckerschuh Einführschrägen zur Zentrierung des Gegensteckers bei der Kopplung der Fahrzeugteile auf. Durch die Auflaufschrägen bzw. die Einführschrägen sowie durch die Führungsstege werden vorteilhafterweise fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen und somit eine Blindmontage weiter vereinfacht.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist insbesondere das zweite Koppelstück dazu eingerichtet, das erste Fahrzeugteil beweglich, insbesondere verstellbar mit dem zweiten Fahrzeugteil zu koppeln. Bei dem ersten Fahrzeugteil handelt es sich beispielsweise um eine Kopfstütze für einen Sitz des Fahrzeugs. Bei dem zweiten Fahrzeugteil handelt es sich in diesem Fall insbesondere um den Sitz, genauer um einen Sitzkörper, an dem die Kopfstütze im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand verschiebbar gelagert ist. Die Kopfstütze umfasst dabei als elektrisches Funktionselement beispielsweise einen Sensor zur Detektion einer Kopfposition, auf deren Basis die Kopfstütze vorzugsweise mittels eines zugeordneten (elektrischen) Antriebs (einer Verstelleinrichtung) auf eine – insbesondere sicherheitstechnisch in Abhängigkeit von der Kopfposition – vorgegebene Kopfstützenposition (höhen-)verstellt wird. Das zweite Koppelstück ist in diesem Fall insbesondere als mit dem Antrieb gekoppelter Mitnehmer ausgebildet, der die Kopfstütze (mittelbar über das erste Koppelstück) an dem Fahrzeugsitz hält und außerdem bei der (Höhen-)Verstellung entlang einer entsprechenden Führungsschiene führt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einer schematischen Draufsicht in teilweise aufgebrochener Darstellung eine Vorrichtung zur mechanischen Kopplung zweier Fahrzeugteile und zur elektrischen Kontaktierung eines der beiden Fahrzeugteile, wobei sich die Vorrichtung in einem ersten Montageschritt befindet,
2 in Ansicht gemäß 1 die Vorrichtung in einem zweiten Montageschritt,
3 in Ansicht gemäß 1 die Vorrichtung in einem dritten Montageschrift, und
4 in Ansicht gemäß 1 die Vorrichtung in einem bestimmungsgemäßen Kopplungszustand.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Vorrichtung (im Folgenden: Befestigungsvorrichtung 1) für ein lediglich teilweise dargestelltes (erstes) Fahrzeugteil, konkret eine Kopfstütze 2 (von der lediglich ein Teil eines Stützschafts dargestellt ist) gezeigt. Die Kopfstütze 2 ist im Betrieb des Fahrzeugs mittels einer (elektrischen) Verstelleinrichtung in Bezug auf einen die Kopfstütze 2 tragenden (nicht näher dargestellten Sitz) höhenverstellbar. In die Kopfstütze 2 ist ein elektrisches Funktionselement, konkret ein Sensor zur Detektion einer Kopfposition eines Fahrzeuginsassen integriert. Die Befestigungsvorrichtung 1 dient in diesem Fall einerseits zur mechanischen Kopplung der Kopfstütze 2 mit dem Sitz des Fahrzeugs. Dieser bildet dabei ein zweites Fahrzeugteil, das bestimmungsgemäß mit dem ersten Fahrzeugteil – der Kopfstütze 2 – mechanisch zu koppeln ist. Die Befestigungsvorrichtung 1 dient andererseits auch zur elektrischen Kontaktierung des Sensors der Kopfstütze 2 mit einer Steuereinheit. Dazu umfasst das Befestigungselement 1 ein erstes Koppelstück 5, das der Kopfstütze 2 zugeordnet ist, und ein zweites (dem Sitz zugeordnetes) Koppelstück 8.
Das erste Koppelstück 5 ist im in 1 dargestellten teilmontierten Zustand fest mit der Kopfstütze 2 (konkret mittels Schrauben 9) verbunden. Des Weiteren umfasst das erste Koppelstück 5 ein als Steckerschuh 10 bezeichnetes Führungsgehäuse für einen (ebenfalls dem ersten Koppelstück 5 zugeordneten) Stecker 12. Das zweite Koppelstück 8 bildet einen auf einer Führung der Verstelleinrichtung gleitend gelagerten Mitnehmer zur bestimmungsgemäßen Halterung der Kopfstütze 2 an dem Sitz und zur Kraftübertragung auf die Kopfstütze 2. Des Weiteren umfasst das zweite Koppelstück 8 einen als „Gegenstecker“ 14 bezeichneten Stecker, der in einer Aufnahme 16 gehaltert ist. Die Aufnahme 16 ist einstückig mit dem zweiten Koppelstück 8 als Spritzgießbauteil aus Kunststoff gefertigt. Ebenso ist das erste Koppelstück 5 mit dem Steckerschuh 10 einstückig und spritzgießtechnisch als Kunststoffbauteil ausgebildet.
Zur mechanischen Kopplung des ersten Koppelstücks 5 mit dem zweiten Koppelstück 8 weist das erste Koppelstück 5 einen als „Rastauge 18“ bezeichneten rechteckförmigen Durchbruch auf. Das zweite Koppelstück 8 weist zur mechanischen Kopplung mit dem ersten Koppelstück 5 ein (nicht näher dargestelltes Unterteil) und ein Oberteil 20 auf, die sich greiferartig gegenüberliegen und im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand gemäß 4 das erste Kopplungsstück 5 an dessen Ober- und Unterseite umgreifen. An dem Oberteil 20 ist dabei ein Rasthaken 22 ausgebildet, der im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand gemäß 4 in das Rastauge 18 des ersten Koppelstücks 5 eingreift.
Zur mechanischen Kopplung der Kopfstütze 2 wird diese mit dem ersten Koppelstück 5 entlang einer Kopplungsrichtung 24 zwischen das Unterteil und das Oberteil 20 des zweiten Koppelstücks 8 eingeschoben. Der Rasthaken 22 dient dabei zur Verrastung des zweiten Koppelstücks 8 mit dem ersten Koppelstück 5 gegen eine Trennung. Zur Begrenzung des Einschiebewegs des ersten Koppelstücks 5 in das zweite Koppelstück 8 ist an dem zweiten Koppelstück 8 eine Anschlagschulter 26 ausgebildet.
Um bei der Kopplung der Kopfstütze 2 das zweite Koppelstück 8 zu dem ersten Koppelstück 5, konkret den Rasthaken 22 zu dem Rastauge 18 auszurichten, sind an dem ersten Koppelstück 5 zwei Führungsstege 28 angeordnet, die bei der Montage mit seitlich an dem Oberteil 20 des zweiten Koppelstücks 8 ausgebildeten Führungsflächen 30 zusammenwirken. Zur Vereinfachung der Montage ist der zwischen den Führungsstegen 28 liegende Zwischenraum durch an dem zweiten Koppelstück 8 zugewandten Enden der Führungsstege 28 angeordnete Auflaufschrägen 32 trichterartig erweitert. Das Oberteil 20 weist an seinem Freiende korrespondierend ausgebildete Einführschrägen 34 auf, sodass beim Einsetzen des ersten Koppelstücks 5 in das zweite Koppelstück 8 ein geringfügiger Versatz quer zur Kopplungsrichtung 24 ausgeglichen werden kann.
Durch die einstückige Ausführung der Aufnahme 16 mit dem zweiten Koppelstück 8 bzw. des Steckerschuhs 10 mit dem ersten Koppelstück 5 wird bei der Montage der Kopfstütze 2 eine selbsttätige Kontaktierung des Sensors mit der zugeordneten Steuereinheit ermöglicht. Konkret werden bei der Kopplung der beiden Koppelstücke 5 und 8 der Stecker 12 und der Gegenstecker 14 selbsttätig (d.h. ohne weiteres Zutun eines Monteurs) miteinander verbunden und dabei die elektrische Kontaktierung ausgebildet. Zur weiteren Vereinfachung der Kopplung und Kontaktierung sind auch an dem Steckerschuh 10 zwei Führungsstege 36 mit endseitigen Einführschrägen ausgebildet.
Um eine Auswirkung von Relativbewegungen zwischen der Kopfstütze 2 und dem zweiten Koppelstück 8 parallel zur Kopplungsrichtung 24 auf die Anschlusskontakte des Steckers 12 und des Gegensteckers 14 gering zu halten, konkret um Verschleiß zu unterbinden, ist der Stecker 12 im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand gemäß 4 entlang der Kopplungsrichtung 24 beweglich, d.h. spielbehaftet, in dem Steckerschuh 10 gelagert. Damit ist auch der im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand mit dem Stecker 12 verbundene Gegenstecker 14 beweglich gegenüber dem Steckerschuh 10 gelagert. Um dennoch eine verliersichere Verbindung des Steckers 12 mit dem Gegenstecker 14 bei der Kopplung der Kopfstütze 2 mit dem Sitz zu ermöglichen, ist in dem Steckerschuh 10 ein nachgiebiges Anschlagelement in Form einer bistabilen Feder 40 angeordnet. Die bistabile Feder 40 weist dabei in ihrem ersten (stabilen) Federzustand eine als Anschlagposition 42 bezeichnete Stellung auf, in der die bügelartig gewölbte Feder 40 entlang der Kopplungsrichtung 24 in Richtung auf den Stecker 12 vorgewölbt ist (siehe 1 und 2). In ihrem zweiten Federzustand nimmt die Feder 40 eine als Freigabeposition 44 bezeichnete Federstellung ein, in der sie in Richtung auf die Kopfstütze 2 gewölbt ist (siehe 3 und 4).
Bei der Kopplung der Kopfstütze 2 mit dem Sitz wird nun in einem ersten Montageschritt (vgl. 1) das erste Koppelstück 5 zwischen das Unterteil und das Oberteil 20 des zweiten Koppelstücks 8 eingeschoben und dabei mittels der Führungsstege 28 zentriert. Dabei wird auch die Aufnahme 16 mit dem daran angeordneten Gegenstecker 14 mittels der Führungsstege 36 des Steckerschuhs 10 zu letzterem zentriert und der Stecker 12 kommt in Kontakt mit dem Gegenstecker 14. Beim weiteren Einschieben der Kopfstütze 2 bzw. des ersten Koppelstücks 5 in das zweite Koppelstück 8 wird der – beweglich in dem Steckerschuh 10 geführte – Stecker 12 von dem Gegenstecker 14 tiefer entlang der Kopplungsrichtung 24 in den Steckerschuh 10 eingeschoben, bis der Stecker 12 mit einer (rückseitig angeordneten) Schulter 46 gegen die Feder 40 aufläuft (d.h. an dieser anschlägt). Dabei wird von der Feder 40 (beim weiteren Einschieben der Kopfstütze 2) eine Widerstandskraft auf den Stecker 12 aufgebracht, die dazu führt, dass der Stecker 12 mit dem Gegenstecker 14 mittels nicht näher dargestellter Rastelemente verrastet. Die zum Verrasten des Steckers 12 mit dem Gegenstecker 14 erforderliche, gegen die Feder 40 aufzubringende, Kraft wird auch als Steckkraft bezeichnet. Die Steckkraft ist dabei geringer als eine zum Umschlagen der Feder 40 von der Anschlagposition 42 in die Freigabeposition 44 erforderliche Kraft.
Die Anschlagposition 42 der Feder 40 ist dabei derart gewählt, dass der Rasthaken 22 des zweiten Koppelstücks 8 noch nicht in das Rastauge 12 des ersten Koppelstücks 5 einrasten kann. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass bei der Kopplung der Kopfstütze 2 zuerst die Verbindung des Steckers 12 mit dem Gegenstecker 14 und damit die elektrische Kontaktierung des Sensors mit der zugeordneten Steuereinheit erfolgt, bevor die Kopfstütze 2 bestimmungsgemäß in dem zweiten Koppelstück 8 gehaltert ist. Somit ist sichergestellt, dass bei bestimmungsgemäß gekoppelter Kopfstütze 2 eine elektrische Kontaktierung des Sensors bereits erfolgt ist.
Zur bestimmungsgemäßen Kopplung der Kopfstütze 2 wird diese somit nach der Verbindung des Steckers 12 mit dem Gegenstecker 14 weiter in Richtung auf das zweite Koppelstück 8 geschoben, sodass die Schulter 46 des Steckers 12 weiter gegen die Feder 40 gedrückt wird, bis die zum Umschlagen der Feder 40 erforderliche Kraft überschritten wird. Dabei schlägt die Feder 40 von ihrer Anschlagposition 42 in die Freigabeposition 44 um und der Stecker 12 sowie das zweite Koppelstück 8 bewegen sich weiter entlang der Kopplungsrichtung 24, wobei eine Verrastung des Rasthakens 22 mit dem Rastauge 18 erfolgt (vgl. 3).
Wie aus 4 zu entnehmen ist, ist im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand der Kopfstütze 2 durch das Umschlagen der Feder 40 in die Freigabeposition 44 ein Spiel zwischen der Schulter 46 und der Feder 40 entlang der Kopplungsrichtung 24 gegeben, sodass Relativbewegungen zwischen der Kopfstütze 2 und dem zweiten Koppelstück 8 ohne Einfluss auf die Verbindung zwischen dem Stecker 12 und dem Gegenstecker 14 bleiben.
Bei der Kopplung der Kopfstütze 2 ergibt sich ein Kraft-Weg-Verlauf, der zunächst kaum ansteigt, bis der Stecker 12 an der Feder 40 anliegt. Dann steigt die zur weiteren Kopplung aufzubringende Kraft an, bis zunächst der Stecker 12 mit dem Gegenstecker 14 verrastet. Daraufhin steigt die Kraft weiter an bis anschließend (bei Erreichen der bestimmungsgemäßen Kopplungskraft) die Feder 40 umschlägt, wobei auch das erste Koppelstück 5 mit dem zweiten Koppelstück 8 verrastet. Beim Umschlagen der Feder 40 gibt diese außerdem knackfroschartig eine akustische Rückmeldung, konkret ein Knackgeräusch ab, die einem Monteur die bestimmungsgemäße Kopplung der Kopfstütze 2 signalisiert.
Um den Stecker 12 beweglich zu der Kopfstütze 2 lagern zu können, ist der Stecker 12 beweglich mit dem Sensor kontaktiert. Dazu ist der Stecker 12 mittels eines Folienleiters 50 mit dem Sensor kontaktiert. Um die Bewegung des Steckers 12 in dem Steckerschuh 10 zu ermöglichen, ist der Folienleiter 50 dabei mit einer „Schlapplänge“ (nach Art eines Schlappseils) zu dem Sensor geführt.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand des Ausführungsbeispiels beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Befestigungsvorrichtung
2: Kopfstütze
5: Koppelstück
8: Koppelstück
9: Schraube
10: Steckerschuh
12: Stecker
14: Gegenstecker
16: Aufnahme
18: Rastauge
20: Oberteil
22: Rasthaken
24: Kopplungsrichtung
26: Anschlagschulter
28: Führungssteg
30: Führungsfläche
32: Auflaufschräge
34: Einführschräge
36: Führungssteg
40: Feder
42: Anschlagposition
44: Freigabeposition
46: Schulter
50: Folienleiter

Claims

Vorrichtung (1) zur mechanischen Kopplung eines ersten Fahrzeugteils (2) mit einem zweiten Fahrzeugteil und zur elektrischen Kontaktierung eines der beiden Fahrzeugteile (2), – mit einem dem ersten Fahrzeugteil (2) zugeordneten ersten Koppelstück (5), – mit einem dem zweiten Fahrzeugteil zugeordneten zweiten Koppelstück (8), das zur mechanischen Kopplung mit dem ersten Koppelstück (5) eingerichtet ist, – mit einem dem ersten Koppelstück (5) zugeordneten Stecker (12), – mit einem dem ersten Koppelstück (5) zugeordneten Steckerschuh (10), an dem der Stecker (12) entlang einer Kopplungsrichtung (24) verschiebbar gelagert ist, und – mit einem dem zweiten Koppelstück (8) zugeordneten Gegenstecker (14) zur elektrischen Kontaktierung mit dem dem ersten Koppelstück (5) zugeordneten Stecker (12), wobei das erste Koppelstück (5) und der Steckerschuh (10) sowie das zweite Koppelstück (8) und der Gegenstecker (14) derart kinematisch gekoppelt sind, dass bei der mechanischen Kopplung des ersten Koppelstücks (5) mit dem zweiten Koppelstück (8) der Stecker (12) mit dem Gegenstecker (14) verbunden wird, wobei an dem Steckerschuh (10) ein nachgiebiges Anschlagelement (40) angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, bei der Kopplung eine Steckkraft zur bestimmungsgemäßen Verbindung des Steckers (12) mit dem Gegenstecker (14) aufzubringen, und wobei der Stecker (12) und der Gegenstecker (14) im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand des ersten Fahrzeugteils (2) mit dem zweiten Fahrzeugteil spielbehaftet an dem Steckerschuh (10) gelagert sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das nachgiebige Anschlagelement (40) derart ausgebildet ist, dass die Steckkraft zur bestimmungsgemäßen Verbindung des Steckers (12) mit dem Gegenstecker (14) geringer ist als eine zum Erreichen des bestimmungsgemäßen Kopplungszustands des ersten Fahrzeugteils (2) mit dem zweiten Fahrzeugteil erforderliche Kopplungskraft.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das erste Koppelstück (5) und das zweite Koppelstück (8) derart gestaltet sind, dass bei Erreichen der erforderlichen Kopplungskraft eine Verrastung zwischen dem ersten Koppelstück (5) und dem zweiten Koppelstück (8) ausgebildet wird.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das nachgiebige Anschlagelement (40) dazu eingerichtet ist, zur Signalisierung des bestimmungsgemäßen Kopplungszustands des ersten Fahrzeugteils (2) mit dem zweiten Fahrzeugteil eine akustische und/oder haptische Rückmeldung auszugeben.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das nachgiebige Anschlagelement (40) derart ausgebildet ist, dass im bestimmungsgemäßen Kopplungszustand des ersten Fahrzeugteils (2) mit dem zweiten Fahrzeugteil die spielbehaftete Lagerung des Steckers (12) und des Gegensteckers (14) entlang einer Kopplungsrichtung (24) des ersten Fahrzeugteils (2) zu dem zweiten Fahrzeugteil näherungsweise kraftfrei ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Anschlagelement um eine Feder (40) handelt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Feder (40) bistabil ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Koppelstück (5) einteilig mit dem Steckerschuh (10) verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Stecker (12) derart mit einem elektrischen Funktionselement des ersten Fahrzeugteils (2) elektrisch kontaktiert ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem ersten Fahrzeugteil (2) und dem Stecker (12) möglich ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Koppelstück (5) und/oder das zweite Koppelstück (8) wenigstens einen Führungssteg (28) mit einer oder mehreren Auflaufschrägen (32) zur Zentrierung des ersten Koppelstücks (5) zu dem zweiten Koppelstück (8) aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das zweite Koppelstück (8) zur beweglichen Kopplung des ersten Fahrzeugteils (2) mit dem zweiten Fahrzeugteil eingerichtet ist.