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Die Erfindung betrifft eine Schließvorrichtung, mit dessen Hilfe eine Klappe, beispielsweise eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, arretiert werden kann.
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Aus
US 7,267,379 B2 ist eine Eingangstür für ein Gebäude bekannt, bei der ein federbelasteter Schließbolzen zur Arretierung der Eingangstür in einen Türrahmen axial verlagert werden kann, indem ein senkrecht zur Längserstreckung des Schließbolzens verlagerbarer Keil mit seiner schiefen Ebene gegen den Schließbolzen drücken kann. Zur Verlagerung des Keils kann eine um eine parallel zur Längserstreckung des Schließbolzens verlaufende Drehachse drehbare Tür gegen eine weitere schiefe Ebene des Keils schlagen.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Öffnungen schließende Klappen auch bei beengten Platzverhältnissen einfach arretieren zu können.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die eine einfache Arretierung einer Klappe auch bei beengten Platzverhältnissen ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Schließvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Schließvorrichtung zum Arretieren einer Klappe, insbesondere Heckklappe eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem entlang einer Schließachse axial verlagerbaren Schließbolzen zum Eingreifen in eine Schließöffnung der Klappe, einem entlang einer im Wesentlichen senkrecht zur Schließachse verlaufenden Betätigungsachse axial verlagerbaren Betätigungskeil zur axialen Verlagerung des Schließbolzens entlang der Schließachse, wobei der Betätigungskeil eine an einem zum Betätigungskeil weisenden Betätigungsende des Schließbolzens angreifende schiefe Ebene aufweist, und einem an einer Kontaktfläche des Betätigungskeils angreifbaren Betätigungsfinger zur axialen Verlagerung des Betätigungskeils entlang der Betätigungsachse, wobei der Betätigungsfinger um eine exzentrisch zur Kontaktfläche versetzte Drehachse drehbar gelagert ist.
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Vorteil der erfindungsgemäßen Verriegelung ist, dass diese erst betätigt wird, wenn die Klappe im Anschlag ist. Vorher kann die Klappe ohne Einschränkungen bewegt werden. Der Vorteil liegt weiterhin darin, dass nur ein Antrieb benötigt wird, der, sobald die Klappe auf Anschlag kommt, diese verriegelt.
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Durch die schiefe Ebene des Betätigungskeils kann leicht eine lineare Bewegung des Betätigungskeils entlang der Betätigungsachse in eine hierzu im Wesentlichen senkrechte lineare Bewegung der Schließbolzens entlang der Schließachse gewandelt werden. Mit Hilfe des an der Kontaktfläche angreifenden Betätigungsfingers kann gleichzeitig eine Drehbewegung des Betätigungsfingers in eine lineare Bewegung des Betätigungskeils gewandelt werden. Dies ermöglicht es die Drehbewegung des Betätigungsfingers mit einer Schwenkbewegung der Klappe zu koppeln. Beispielsweise kann eine schließende Heckklappe am Ende ihrer Schließbewegung eine mit dem Betätigungsfinger verbundenen Welle verdrehen und dadurch den Betätigungsfinger gegen die Kontaktfläche des Betätigungskeils drücken, wodurch der Schließbolzen entlang der Schließachse axial ausgefahren werden kann, um die Heckklappe in der geschlossenen Stellung zu arretieren. Zudem ist es möglich den Betätigungsfinger über eine Motorwelle eines elektrischen Betätigungsmotors leicht anzutreiben. Durch den an der Kontaktfläche des Betätigungskeils angreifenden drehbaren Betätigungsfinger kann bei einem geringen Bauraumbedarf eine Drehbewegung in eine Linearbewegung des Schließbolzens gewandelt werden, so dass eine einfache Arretierung einer Klappe auch bei beengten Platzverhältnissen ermöglicht ist.
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Der Betätigungskeil ist insbesondere in einer Seitenansicht an der zum Schließbolzen weisenden Seite im Wesentlichen dreieckig ausgestaltet. Vorzugsweise kann sich die von dem Betätigungskeil ausgebildete schiefe Ebene über im Wesentlichen die gesamte Höhe des Betätigungskeils erstrecken. Insbesondere weist der Betätigungskeil nur genau eine schiefe Ebene auf. Der Betätigungskeil kann im Übrigen im Wesentlichen als Quader ausgestaltet sein. Der Betätigungskeil kann die dreidimensionale Form eines Quaders aufweisen, bei dem die zum Schließbolzen weisende Seite angeschrägt ist, um die schiefe Ebene auszubilden. Über den Steigungswinkel der schiefe Ebene des Betätigungskeils kann ein Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, über das bestimmt werden kann, wie stark der Schließbolzen entlang der Schließachse axial verlagert werden kann in Reaktion auf eine axiale Verlagerung des Betätigungskeils entlang der Betätigungsachse. Ferner kann über den Steigungswinkel der schiefen Ebene des Betätigungskeils eingestellt werden, ob der Kontakt der schiefen Ebene des Betätigungskeils mit dem Schließbolzen selbsthemmend oder gleitend ist. Vorzugsweise ist der Betätigungskeil entlang der Betätigungsachse zwangsgeführt, so dass der Betätigungskeil nur in axialer Richtung der Betätigungsachse bewegbar ist. Ein seitlicher Versatz oder eine Schrägstellung, welche einen Einfluss auf die Relativlage des Schließbolzens haben könnte, ist dadurch vermieden. Die Kontaktfläche des Betätigungskeils kann insbesondere eben ausgestaltet sein und einen Anschlag für den Betätigungsfinger ausbilden. Der Betätigungsfinger kann bei einer Drehung um die Drehachse mit seiner seitlichen Flachseite oder vorzugsweise mit seiner an seiner von der Drehachse weg weisenden Spitze vorgesehenen Frontseite gegen die Kontaktfläche drücken. Der Betätigungsfinger ist hierzu insbesondere im Wesentlichen stegförmig oder stabförmig ausgestaltet. Vorzugsweise ist der Betätigungsfinger federnd ausgestaltet, so dass der Betätigungsfinger bei einem Anschlagen an der Kontaktfläche des Betätigungskeils oder bei einem Anschlagen des Betätigungskeils bei seiner maximal weit verlagerbaren Relativlage etwas federnd nachgeben kann ohne spröde abzubrechen.
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Insbesondere greift der Betätigungsfinger im Wesentlichen in tangentialer Richtung zu der Drehachse an der Kontaktfläche an. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass bei einer hinreichenden Beabstandung des Kontaktpunktes des Betätigungsfingers an der Kontaktfläche zu der Drehachse des Betätigungsfingers der Betätigungsfinger mit einem überwiegenden Bewegungsanteil entlang der Betätigungsrichtung an der Kontaktfläche des Betätigungskeils angreift, wenn der Betätigungsfinger verdreht wird. Ein Versatz des Kontaktpunktes des Betätigungsfingers an der Kontaktfläche quer zur Betätigungsrichtung kann trotz der Drehbewegung des Betätigungsfingers minimiert werden. Insbesondere, wenn der Betätigungskeil nur geringfügig verlagert werden muss, um den Schließbolzen zwischen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung zu verlagern, braucht auch der Betätigungsfinger nur um einen geringen Winkelbetrag verdreht zu werden, so dass sich die von dem Betätigungsfinger auf die Kontaktfläche wirkende Kraftrichtung nicht wesentlich ändert.
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Vorzugsweise verläuft die Drehachse im Wesentlichen senkrecht zur Schließachse und im Wesentlichen senkrecht zur Betätigungsachse. Dadurch können die Schließachse, die Betätigungsachse und die Drehachse jeweils im Wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet sein. Der Betätigungskeil ermöglicht dadurch eine bauraumsparende Verlagerung des Schließbolzens in Reaktion zu einer Drehung, die für die axiale Verlagerung des Schließbolzens eigentlich eher ungünstig ausgerichtet ist. Dadurch können zusätzliche konstruktive Freiheiten geschaffen werden.
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Besonders bevorzugt weist der Betätigungsfinger zwischen der Drehachse und der Kontaktfläche einen gebogenen Verlauf zum kollisionsfreien Umgreifen einer Einbaute auf. Der Betätigungsfinger braucht nicht die kürzeste Strecke zwischen der Drehachse und der Kontaktfläche des Betätigungskeils einzunehmen. Stattdessen kann der Betätigungsfinger über einen Umweg an der Kontaktfläche angreifen, beispielsweise um dadurch Einbauten auszuweichen. Dadurch können zusätzliche konstruktive Freiheiten geschaffen werden. Ferner kann dadurch leicht eine Formgebung für den Betätigungsfinger erreicht werden, die eine im Wesentlichen tangential zur Drehachse verlaufende Kraftrichtung am Kontakt mit der Kontaktfläche aufweist, insbesondere im Wesentlichen entlang der Betätigungsachse.
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Insbesondere ist die Kontaktfläche zum Abgleiten des Betätigungsfingers, insbesondere mit einem Anteil senkrecht zur Betätigungsachse, ausgestaltet. Beispielsweise durch eine vergleichsweise geringe Reibung am Kontakt des Betätigungsfingers mit der Kontaktfläche kann der Betätigungsfinger quer zur Betätigungsrichtung an der Kontaktfläche ausweichen, falls dies durch seine Drehbewegung um die Drehachse erforderlich sein sollte.
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Vorzugsweise ist ein Betätigungsgehäuse zur Aufnahme und/oder Führung des Betätigungskeils vorgesehen, wobei das Betätigungsgehäuse eine Betätigungsöffnung zum Eintauchen des Betätigungsfingers aufweist. Der Betätigungskeil kann in dem Betätigungsgehäuse geschützt aufgenommen sein. Insbesondere ist der Betätigungskeil in dem Betätigungsgehäuse entlang der Betätigungsrichtung zwangsgeführt. Durch die Betätigungsöffnung wird gleichzeitig ermöglicht, dass der Betätigungsfinger den Betätigungskeil erreichen kann, um den Betätigungskeil innerhalb des Betätigungsgehäuses in axialer Richtung entlang der Betätigungsrichtung verlagern zu können. Beispielsweise kann der Betätigungskeil in seinen axialen Extremstellungen an einem Teil des Betätigungsgehäuses anschlagen oder abgestützt sein. Der axiale Verlagerungsweg des Betätigungskeils kann durch das Betätigungsgehäuse begrenzt sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Schließbolzen an der schiefen Ebene des Keils in Kontakt bleibt und nicht oberhalb oder unterhalb der schiefen Ebene von dem Betätigungskeil herunter rutscht.
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Besonders bevorzugt ist ein Betätigungsgehäuse zur Aufnahme und/oder Führung des Betätigungskeils vorgesehen, wobei das Betätigungsgehäuse eine Bolzenöffnung zum Eintauchen und/oder radialen Abstützen des Schließbolzens aufweist. Der Schließbolzen kann über die Bolzenöffnung an dem Betätigungskeil herangeführt sein. Insbesondere ist der Schließbolzen in der Bolzenöffnung entlang der Schließrichtung zwangsgeführt. Ein Verkippen oder seitliches Wegrutschen des Schließbolzens bei einem Abgleiten auf der schiefen Ebene des Betätigungskeils ist dadurch vermieden.
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Insbesondere ist ein Bolzengehäuse zur Aufnahme und/oder Führung des Schließbolzens vorgesehen, wobei der Schließbolzen an einem zum Betätigungskeil weisenden Endbereich und einem von dem Betätigungskeil weg weisenden Endbereich in Öffnungen radial abgestützt ist. Der Schließbolzen ist dadurch an zwei möglichst weit voneinander beabstandeten Stellen radial abgestützt, so dass ein Verkippen des Schließbolzens bei einem Abgleiten auf der schiefen Ebene des Betätigungskeils vermieden ist. Der Schließbolzen kann dadurch präzise in eine Schließöffnung hinein verlagert werden, um seine geschlossene Stellung zu erreichen.
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Vorzugsweise ist eine Bolzenfeder zum Andrücken des Schließbolzens an den Betätigungskeil vorgesehen, wobei insbesondere die Bolzenfeder als eine an einem abstehenden Kragen des Schließbolzens abgestützte koaxial zum Schließbolzen verlaufende Schraubenfeder ausgestaltet ist. Durch die Bolzenfeder kann sichergestellt werden, dass der Schließbolzen nicht den Kontakt mit der schiefen Ebene des Betätigungskeils verliert. Die Bolzenfeder kann hierzu eine Federkraft aufbringen, die im Wesentlichen entlang der Schließachse ausgerichtet ist. Der Schließbolzen kann mit Hilfe der Bolzenfeder mit einer Federkraft gegen den Betätigungskeil vorgespannt sein. Die Bolzenfeder kann hierbei im Wesentlichen bauraumneutral vorgesehen sein. Insbesondere ist die Bolzenfeder an einem axialen Ende an dem Kragen des Schließbolzens und an ihren anderen axialen Ende an dem Bolzengehäuse oder einen anderen feststehenden Teil abgestützt.
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Besonders bevorzugt ist eine Betätigungsfeder zur automatischen Positionierung des Betätigungskeils in einer definierten, insbesondere geschlossenen, Relativlage vorgesehen, wobei insbesondere die Betätigungsfeder als eine den Betätigungsfinger in einem Teilbereich umgebende und/oder an der Kontaktfläche abgestützte Schraubenfeder ausgestaltet ist. Der Betätigungskeil kann dadurch mit einer durch die Betätigungsfeder aufgebrachten Vorspannung in die Ausgangslage bewegt werden, aus welcher der Betätigungskeil mit Hilfe des an der Kontaktfläche angreifenden Betätigungsfingers herausbewegt werden kann. Die Betätigungsfeder kann hierbei eine Federkraft auf den Betätigungskeil aufprägen, die im Wesentlichen entlang der Betätigungsrichtung ausgerichtet ist. Der Betätigungsfinger kann hierbei durch die Betätigungsfeder hindurchgeführt sein, so dass die Betätigungsfeder im Wesentlichen bauraumneutral vorgesehen sein kann. Insbesondere ist die Betätigungsfeder an einem axialen Ende an der Kontaktfläche des Betätigungskeils und an ihren anderen axialen Ende an dem Betätigungsgehäuse oder einen anderen feststehenden Teil abgestützt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeugheck für ein Kraftfahrzeug, mit einem von einer Heckverkleidung begrenzten Kofferraum, einer Heckklappe zum Schließen des Kofferraums und einer, insbesondere in der Heckklappe oder in der Heckverkleidung angeordneten, Schließvorrichtung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Arretierung der Heckklappe in der geschlossenen Stellung. Insbesondere kann die schließende Heckklappe am Ende ihrer Schließbewegung eine mit dem Betätigungsfinger verbundenen Welle verdrehen und dadurch den Betätigungsfinger gegen die Kontaktfläche des Betätigungskeils drücken, wodurch der Schließbolzen entlang der Schließachse axial ausgefahren werden kann, um die Heckklappe in der geschlossenen Stellung zu arretieren. Die Verriegelung der Heckklappe kann dadurch automatisch erfolgen. Durch den an der Kontaktfläche des Betätigungskeils angreifenden drehbaren Betätigungsfinger kann bei einem geringen Bauraumbedarf eine Drehbewegung in eine Linearbewegung des Schließbolzens gewandelt werden, so dass eine einfache Arretierung einer Klappe auch bei beengten Platzverhältnissen ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schließvorrichtung in der Heckklappe eingebaut, wobei die Heckklappe um die Drehachse des Betätigungsfingers drehbar ist. Wenn die Heckklappe zwischen verschiedenen geöffneten Stellungen, insbesondere motorisch angetrieben, verschwenkt wird, kann die Schließvorrichtung zusammen mit der Heckklappe mitgeschwenkt werden. Hierbei kann die, beispielsweise von einem Elektromotor bereitgestellte, Betätigungskraft an einer Welle eingeleitet werden, mit welcher der Betätigungsfinger verbunden ist. Die angetriebene Welle und der Betätigungsfinger können dadurch um die selber Drehachse verdreht werden. Da die übrige Schließvorrichtung zusammen mit der Heckklappe verschwenkt wird, tritt in den verschiedenen Öffnungsstellungen keine Relativbewegung des Betätigungsfingers zum Betätigungskeil auf. Erst wenn die Heckklappe in der geschlossenen Stellung an einem Anschlag anschlägt und von der Welle nicht weiter verschwenkt werden kann, kann eine zumindest geringfügige weitere Drehung der Welle zu einem Verschwenken des Betätigungsfingers und damit zu einer Betätigung der Schließvorrichtung führen. Die Heckklappe kann dadurch automatisch verriegelt werden. Die Welle kann dann in einer der verriegelten Stellung der Schließvorrichtung korrespondierenden Stellung festgehalten, beispieslweise arretiert und/oder verklemmt werden. Zum Öffnen der Heckklappe kann es ausreichen die festgestellte Welle freizugeben, so dass eine vorgespannte Feder der Schließvorrichtung den Schließbolzen in die geöffnete Stellung der Schließvorrichtung bewegen kann. Die Heckklappe ist dann geöffnet und kann motorisch und/oder händisch geöffnet werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittansicht der Schließvorrichtung in einer geöffneten Stellung,
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2: eine schematische Schnittansicht der Schließvorrichtung aus 1 in einer geschlossenen Stellung und
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3: eine schematische perspektivische Schnittansicht der Schließvorrichtung aus 2.
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Die in 1 dargestellte Schließvorrichtung 10 weist einen entlang einer Schließachse 12 axial verlagerbaren Schließbolzen 14 auf, der in der dargestellten geöffneten Stellung außerhalb einer Schließöffnung 16 positioniert ist. Die Schließöffnung kann Teil einer feststehenden Heckverkleidung 18 eines Kofferraums eines Kraftfahrzeugs sein, während die Schließvorrichtung 10 in einer schwenkbaren Heckklappe 20 zum Öffnen und Schließen des Kofferraums angeordnet ist, oder umgekehrt. Der Schließbolzen 14 ist in einem Bolzengehäuse 22 beidseitig geführt, so dass der Schließbolzen 14 entlang der Schließachse 12 zwangsgeführt ist. Mit Hilfe einer an dem Bolzengehäuse 22 und einem radial von dem Schließbolzen 14 abstehenden Kragen 24 abgestützten und koaxial zum Schließbolzen 14 vorgesehenen als Schraubenfeder ausgestalteten Bolzenfeder 26 ist der Schließbolzen 14 von der Schließöffnung 16 weg mit einer Federkraft vorgespannt.
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Der Schließbolzen 14 kann über eine Bolzenöffnung 28 in ein Betätigungsgehäuse 30 hineinragen, in dem ein Betätigungskeil 32 entlang einer im Wesentlichen senkrecht zur Schließachse 12 verlaufenden Betätigungsachse 34 axial verlagerbar geführt ist. Der Schließbolzen 14 wird von der Bolzenfeder 26 gegen eine von dem Betätigungskeil 32 ausgebildete schiefe Ebene 36 gedrückt, so dass eine Relativbewegung des Betätigungskeils 32 entlang der Betätigungsachse 34 in eine Relativbewegung des Schließbolzens 14 entlang der Schließachse 12 gewandelt werden kann.
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Der Betätigungskeil 32 weist eine im Wesentlichen senkrecht zur Betätigungsachse 34 verlaufende Kontaktfläche 38 auf, dessen Flächennormale mit der Betätigungsachse 34 zusammenfallen kann. An der Kontaktfläche 38 und einem zur Kontaktfläche 38 gegenüberliegenden Teil des Betätigungsgehäuses 30 ist eine Betätigungsfeder 40 abgestützt, mit deren Hilfe der Betätigungskeil 32 automatisch in eine definierte Ausgangsposition verlagert werden kann. Das Betätigungsgehäuse 30 weist eine Betätigungsöffnung 42 auf, durch die ein Betätigungsfinger 44 hindurchgeführt werden kann. Der Betätigungsfinger 44 kann gleichzeitig im Wesentlichen koaxial zur Betätigungsfeder 40 durch die Betätigungsfeder hindurch bis zur Kontaktfläche 38 des Betätigungskeils 32 geführt sein, um den Betätigungskeil 32 entlang der Betätigungsachse 34 axial zu verlagern. Der Betätigungsfinger 44 ist um eine Drehachse 46 drehbar. Die Drehachse 46 ist im Wesentlichen senkrecht zur Betätigungsachse 34 und im Wesentlichen senkrecht zur Schließachse 12 ausgerichtet.
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Der Betätigungsfinger 44 weist einen gebogenen Verlauf auf, der dazu führt, dass der Betätigungsfinger 44 an einer nicht dargestellten Einbaute vorbeigeführt werden kann und im Wesentlichen in tangentialer Richtung zur Drehachse 46 an der Kontaktfläche 38 angreifen kann. Wie in 2 dargestellt kann ein Kontaktpunkt des Betätigungsfingers 44 an der Kontaktfläche 38 um einen Abstand l zu der Drehachse 46 beanstandet sein. Der Kontaktpunkt liegt insbesondere im Wesentlichen auf der Betätigungsachse 34. Der Abstand l ist so groß, dass der Betätigungsfinger 44 bei der Verlagerung des Betätigungskeils 32 entlang der Betätigungsrichtung 34 nur einen unwesentlichen Versatz quer zur Betätigungsrichtung 34 ausführt, der für die Kinematik der Schließvorrichtung 10 vernachlässigbar ist.
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Wie in 3 dargestellt, kann der Betätigungsfinger 44 einen koaxial zur Drehachse 46 verlaufenden Pin 48 aufweisen. Über den Pin 48 kann ein Drehmoment eingeleitet werden, mit dessen Hilfe die Schließvorrichtung 10 zwischen ihrer geöffneten und ihrer geschlossenen Stellung geschaltet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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