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Die Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zur strukturellen Verbindung zweier Bauteile, insbesondere eines beweglichen Bauteils mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
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Bei Kraftfahrzeugen sind beispielsweise die Türen als bewegliche Bauteile vorgesehen, um den Zugang zum Fahrzeuginnenraum zu erlauben. Dabei bedeutet der Türausschnitt, in welchem die Tür beweglich angeordnet und angelenkt ist, immer eine zumindest gewisse Schwächung der Steifigkeit der Karosserie. Insbesondere bei Cabriolet-Fahrzeugen kann sich dies besonders bemerkbar machen.
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Die üblichen im Stand der Technik bekannten Verschlussvorrichtungen sind dabei nicht geeignet, die notwendigen Kräfte zu übertragen, um eine strukturelle Verbindung zwischen den zwei Bauteilen, wie beispielsweise einer Tür und der Karosserie eines Kraftfahrzeugs, zu schaffen, die auch geeignet ist, eine Steifigkeit im Bereich der Bauteile zu erhöhen.
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So ist durch die
DE 10 2006 019 285 A1 ein Stiftschloss bekannt geworden, welches nur geringe Kräfte von einem ersten Bauteil über den Stift und die Schließvorrichtung auf ein zweites Bauteil übertragen kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlussvorrichtung zu schaffen, welche einfach ausgebildet ist und dennoch erlaubt eine strukturelle Verbindung zu bilden, die erhöhte Kräfte übertragen kann.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zum lösbaren Verbinden zweier Bauteile mit einem ersten Element, welches an einem ersten Bauteil verbindbar ist und mit einem zweiten Element, welches an einem zweiten Bauteil verlagerbar verbindbar ist, wobei das erste Element einen Keilrahmen und eine Ringschale mit einer Kugelsitzrinne umfasst, wobei das zweite Element einen Zylinder aufweist, in welchem radial verlagerbare Kugeln vorgesehen sind, welche durch jeweils eine Öffnung hervorstehen, wobei in dem Zylinder ein konischer Dorn vorgesehen ist, welcher über eine Stange verlagerbar ist und außen an dem Zylinder vorstehende Keile vorgesehen sind, zum Eingreifen in Aussparungen des Keilrahmens. Dadurch kann erreicht werden, dass eine gewünschte Verbindung zwischen den Bauteilen lösbar herstellbar ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in einem verschlossenen Zustand der Verschlussvorrichtung das zweite Element derart in das erste Element eingreift, dass die Keile des zweiten Elements in die Aussparungen des Keilrahmens eingreifen und die Kugeln des zweiten Elements in die Kugelsitzrinne des ersten Teils eingreifen. Dadurch wird eine stabile Verbindung geschaffen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn in einem verschlossenen Zustand der Verschlussvorrichtung die Kugeln des zweiten Elements in radialer Richtung in die Kugelsitzrinne des ersten Teils beaufschlagt sind. Dadurch wird eine dauerhaft stabile Verbindung erreicht, die auch bei äußerer Kraft- bzw. Momentenangriff stabil ist.
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So ist es auch vorteilhaft, wenn die Kugeln mittels eines konischen Dorns beaufschlagbar sind, welcher mittels einer Stange verlagerbar ist. Dadurch ist die Kraft der Kugeln auf die Kugelsitzrinne sehr gut und genau einstellbar.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Dorn von einer Feder kraftbeaufschlagbar ist und mittels der Stange entgegen der Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist. So kann erreicht werden, dass auch ohne externe Betätigungskraft die Verbindung sicher geschlossen ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Dorn von der Feder derart kraftbeaufschlagbar ist, dass die Kugeln nach radial außen gedrängt werden. So kann erreicht werden, dass auch ohne externe Betätigungskraft die Verbindung sehr sicher geschlossen ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Stange eine Zugstange ist. Dadurch kann ein Aktuator im Bereich des zweiten Elements vorgesehen werden, was bauraumsparend ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei Keile über den Umfang des Zylinders an dem zweiten Element angeordnet sind, welche in korrespondierende Aussparungen des ersten Elements eingreifen können. Damit wird bei zumindest zwei Keilen eine sichere Verbindung geschaffen, die auch bei Momentenangriff sicher verschlossen ist.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Keile über den Umfang des Zylinders gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei auch die Aussparungen am Umfang des Keilrahmens entsprechend gleichmäßig oder ungleichmäßig angeordnet sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Keile gleich oder ungleich ausgebildet sind, wobei auch die Aussparungen entsprechend gleich oder ungleich ausgebildet sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung im verbundenen Zustand,
- 2 eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung im nicht verbundenen Zustand,
- 3 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung im verbundenen Zustand gemäß 1,
- 4 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung im nicht verbundenen Zustand gemäß 2,
- 5 eine Explosionsansicht eines ersten Elements der Verschlussvorrichtung nach den 1 bis 4,
- 6 eine Explosionsansicht eines zweiten Elements der Verschlussvorrichtung nach den 1 bis 4,
- 7 eine weitere Schnittansicht der Verschlussvorrichtung der 1 bis 6,
- 8 eine weitere perspektivische Ansicht der Verschlussvorrichtung der 1 bis 6,
- 9 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Verschlussvorrichtung, und
- 10 eine perspektivische Ansicht der Verschlussvorrichtung der 9.
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Die 1 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1 in verschiedenen Ansichten und die 9 und 10 zeigen Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 100.
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Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung 1 gemäß der 1 bis 8 weist ein erstes Element 2 auf, das an einem ersten Bauteil mit diesem verbunden angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Verschlussvorrichtung 1 gemäß der 1 bis 8 weist weiterhin ein zweites Element 3 auf, das an einem zweiten Bauteil mit diesem verbunden angeordnet ist. Dabei sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil über die Verschlussvorrichtung 1 mit dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 miteinander verbindbar.
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Das erste Element 2 ist dabei fest mit dem ersten Bauteil verbunden und relativ zu dem ersten Bauteil unbeweglich angeordnet.
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Das zweite Element 3 ist relativ zu dem zweiten Bauteil verlagerbar angeordnet. Dazu ist ein Aktuator vorgesehen, welcher nicht explizit dargestellt ist, welcher ein hydraulischer, pneumatischer, mechanischer, manueller, elektrischer oder elektromotorischer Aktuator ist, um das zweite Element relativ zu dem zweiten Bauteil zu verlagern.
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Dabei ist das erste Bauteil beispielsweise eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs oder ein Teil davon. Das zweite Bauteil ist beispielsweise eine Tür, ein Deckel, wie ein Heckdeckel, ein Motorhaube, eine Fronthaube, eine Klappe etc.
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Dabei ist das zweite Bauteil typischerweise relativ zum ersten Bauteil verlagerbar, wobei das zweite Bauteil mittels der Verschlussvorrichtung 1, 100 mit dem ersten Bauteil verbindbar ist, wobei damit auch eine strukturelle Verbindung erzielt wird, welche es erlaubt, dass über das zweite Bauteil eine Kraft in das erste Bauteil eingeleitet werden kann und umgekehrt. Das zweite Bauteil dient dabei der Versteifung des ersten Bauteils. Das zweite Bauteil kann dadurch biege- und momentensteif an das erste Bauteil angebunden werden.
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Das Öffnen und Schließen der Verschlussvorrichtung 1, 100 erfolgt mittels des Aktuators elektrisch, elektromotorisch, hydraulisch, mechanisch, manuell oder pneumatisch etc.
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Die strukturelle Verschlussvorrichtung weist als erstes Element 2 eine, insbesondere in der Karosserie eines Kraftfahrzeugs, platzierbare Hülse 4 und eine in einem beweglichen zweiten Bauteil angebrachte Kugelstange 5 als zweites Element 3 auf.
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Das als Hülse 4 ausgebildete erste Element 2 weist eine Aufnahme 6 mit einem oder mehreren umliegenden Keilrahmen 7 auf, wobei weiterhin eine Ringschale 8 vorgesehen ist, welche auf der radial inneren Seite eine eingebrachte Kugelsitzrinne 9 aufweist. Die Ringschale 8 ist in der Aufnahme 6 angeordnet, die ebenfalls als ringförmiges Element ausgebildet ist. Endseitig ist weiterhin ein Deckel 10 vorgesehen, welcher die Ringschale 8 in der Aufnahme 6 sichert, siehe 5. Der Deckel 10 dient entsprechend der Lagesicherung der Ringschale 8 in der Aufnahme 6.
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Die Kugelsitzrinne 9 ist dabei bevorzugt mit einem linearen Einlauf ausgebildet, der tangential in einem Radius übergeht.
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Wie in den Figuren zu erkennen ist, weist der Keilrahmen 7 keilförmige Aussparungen 11 auf, die radial innen offen ausgebildet sind. Dabei ist im Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 der Keilrahmen 7 derart ausgebildet, dass er zwei Aussparungen 11 aufweist, die um einen Winkel α versetzt zueinander sind. Dabei ist α bevorzugt der kleinere der Winkel zwischen den beiden Aussparungen 11.
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Die keilförmigen Aussparungen 11 können gleich ausgebildet sein oder sie können auch unterschiedlich im Keilwinkel und/oder in der Keilbreite und/oder in der Keiltiefe ausgebildet sein. Grundsätzlich können auch mehr als zwei solcher Aussparungen 11 vorgesehen sein, die gleichmäßig oder ungleichmäßig am Umfang des Keilrahmens 7 verteilt sind.
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Das zweite Element 3 ist als so genannte Kugelstange 5 ausgebildet und weist einen hohlen Zylinder 12 auf, der mit einer außenliegenden spezifischen Keilanordnung mit Keilen 13 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 sind zwei solcher Keile 13 am Umfang des Zylinders 12 angeordnet. Dabei sind die Keile 13 in ihrer Anordnung und Ausbildung entsprechend der Anordnung und Ausbildung der Aussparungen 11 ausgebildet.
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Alternativ können auch mehr als zwei Keile 13 vorgesehen sein, beispielsweise wie in den Ausführungsbeispielen der 9 und 10. Dort sind drei Keile vorgesehen. Auch können mehr als drei solcher Keile vorgesehen sein, wie vier, fünf oder mehr. Dabei kann jeder oder einzelne oder mehrere der Keile einen gleichen oder unterschiedlichen Keilwinkel und/oder eine gleiche und/oder unterschiedliche Keilbreite und/oder eine gleiche und/oder unterschiedliche Keiltiefe aufweisen.
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Die Keilwinkel und/oder Keilbreite und/oder Keiltiefe können hierbei auf die spezifischen Anforderungen der jeweiligen zweiten Bauteile, wie beispielsweise Türen oder Klappen, angepasst werden. Diese Anforderungen können das Toleranzfeld sein sowie die zu übertragenden Kräfte und Momente. Die Keile dienen als Anschlag und zur Kräfte- und Momentenübertragung und liegen im verbundenen Zustand in den korrespondierenden Aussparungen des Keilrahmens des ersten Elements.
Das zweite Element 3 weist im Bereich seines Zylinders 12, insbesondere im vorderen Bereich hin zum ersten Element 2, Führungsbohrungen 14 für Kugelelemente 15 auf. Diese Kugelelemente 15 liegen im geschlossenen Zustand der Verschlussvorrichtung in dem geraden Bereich der Kugelsitzrinne 9 der Ringschale 8. Der gerade Bereich der Kugelsitzrinne 9 bildet hierbei einen Nachstellbereich, durch den eine spielfreie Verbindung zwischen dem ersten Element 2 und dem zweiten Element 3 hergestellt werden kann, wobei Toleranzen durch z.B. Verschleiß, Verschmutzung und/oder einen Versatz der beiden Baugruppen zueinander ausgeglichen werden können.
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Im Inneren des Zylinders 12 des zweiten Elements 3 liegt eine Feder 16 sowie ein Dorn 17, der mit einer Zugstange 18 entgegen der Rückstellkraft der Feder 16 den Dorn 17 verschieben kann. Dabei stützt sich die Feder 16 am Dorn 17 und an einer insbesondere hinteren Wand des Zylinders 12 ab und drängt den Dorn 17 hin zur vorderen Wand.
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Dadurch werden die Kugeln 15 nach radial außen gedrängt, weil der Dorn 17 zumindest etwas konisch ausgebildet ist. Durch die unter Vorspannung verbaute Feder 16 werden im geschlossenen Zustand die Kugeln 15 über den Dorn 17 in die Ringschale 8 gedrückt. Der Dorn 17 ist als konischer Zylinder ausgebildet und erzeugt eine aus der Federvorspannung resultierenden Kraft in radiale Richtung. Diese Kraft in radiale Richtung sorgt für das Ausschieben der Kugeln 15 aus den Öffnungen 14 und für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Element 3, die als Kugelstange 5 ausgebildet ist, und der Ringschale 8 des ersten Elements 2.
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Die Verbindungskräfte können über die Auswahl der Feder 16 bzw. der Federvorspannkraft sowie über den Winkel des Konus des Dorns 17 auf die Anforderungen an die Verschlussvorrichtung 1 angepasst werden. Weiter kann über die Wahl des Winkels in Kombination mit dem Reibkoeffizienten der Materialien ausgewählter Bauteile des ersten und/oder des zweiten Elements eine Selbsthemmung erreicht werden, wodurch ein Zurückdrücken der Kugeln 15 in das zweite Element 3, wie Kugelstange 5, verhindert werden kann.
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Als Anschlag für den Dorn 17 und zum Verschließen des Zylinders des zweiten Elements 3 dient ein Deckel 19.
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Durch ein gezieltes Verschieben der Zugstange 18 kann die Position des Dorns 17 eingestellt werden und damit die Kraft, mit welcher die Kugeln 15 nach radial außen drängen und sich im geschlossenen Zustand an der Kugelsitzrinne 9 der Ringschale 8 abstützen und damit das erste Element 2 mit dem zweiten Element 3 verbinden. Die Verlagerung der Zugstange 18 kann aktuatorisch mit einem der oben genannten Aktuatoren erfolgen, also elektrisch, elektromotorisch, hydraulisch, pneumatisch, manuell, mechanisch etc.
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Auch ist das gesamte zweite Element 3 axial verlagerbar, um mit dem ersten Element 2 in Kontakt zu treten oder auch nicht. Die Verlagerung des zweiten Elements 3 kann ebenso aktuatorisch mit einem der oben genannten Aktuatoren erfolgen, also elektrisch, elektromotorisch, hydraulisch, pneumatisch, manuell, mechanisch etc.
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Die 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Verschlussvorrichtung 100 statt zwei Aussparungen 11 und zwei Keilen 13 gleich drei solche Aussparungen 11 und drei solche Keile 13 aufweist. Die Keile und die Aussparungen können unterschiedlich oder auch gleich sein. Auch können sie am Umfang gleich verteilt sein oder ungleich verteilt sein, wie dies schon oben zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschlussvorrichtung
- 2
- erstes Element
- 3
- zweites Element
- 4
- Hülse
- 5
- Kugelstange
- 6
- Aufnahme
- 7
- Keilrahmen
- 8
- Ringschale
- 9
- Kugelsitzrinne
- 10
- Deckel
- 11
- Aussparung
- 12
- Zylinder
- 13
- Keil
- 14
- Führungsbohrungen
- 15
- Kugelelemente
- 16
- Feder
- 17
- Dorn
- 18
- Zugstange
- 19
- Deckel
- 100
- Verschlussvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006019285 A1 [0004]
