DE102018102873A1

DE102018102873A1 - Elektromechanische Kupplung

Info

Publication number: DE102018102873A1
Application number: DE102018102873.3A
Authority: DE
Inventors: Jan Lasek
Original assignee: Witte Automotive GmbH
Current assignee: Witte Automotive GmbH
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-08-08
Also published as: CN111630238B; CN111630238A; WO2019154870A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Kupplung, insbesondere zur mechanischen Kopplung bzw. Entkopplung eines Betätigungselements mit bzw. von einem Schloss oder Fanghaken für eine Tür oder Klappe, insbesondere Frontklappe, eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein drehbar gelagertes Eingangselement mit einem Antriebsabschnitt, an welchem ein mechanisches Antriebsmittel anbringbar ist, und einem Abtriebsabschnitt; ein drehbar gelagertes Ausgangselement mit einem Antriebsabschnitt und mit einem Abtriebsabschnitt, an welchem ein mechanisches Abtriebsmittel anbringbar ist; und ein verstellbares Koppelelement, durch welches der Abtriebsabschnitt des Eingangselements und der Antriebsabschnitt des Ausgangselements wahlweise miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Kupplung, insbesondere zur mechanischen Kopplung bzw. Entkopplung eines Betätigungselements mit bzw. von einem Schloss oder Fanghaken für eine Tür oder Klappe, insbesondere Frontklappe, eines Kraftfahrzeugs.
Frontklappenschlösser für Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich bekannt und werden herkömmlicherweise durch die Betätigung eines in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordneten Betätigungselements mechanisch geöffnet. Bei Elektrofahrzeugen, bei denen der herkömmlicherweise vorne liegende Kupplungsmotorraum aufgrund des fehlenden Verbrennungsmotors als vorderer Kofferraum genutzt wird, kann außerdem ein weiteres Betätigungselement im vorderer Kofferraum angeordnet sein, um einer in dem vorderen Kofferraum eingeschlossenen Person die Entriegelung der Frontklappe zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erhöhung der Sicherheit von Personen im Kraftfahrzeug und in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Verkehrsteilnehmern die Möglichkeit einer selektiven mechanischen Trennung eines Betätigungselements von dem Frontklappenschloss und/oder Fanghaken zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine elektromechanische Kupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Kupplung umfasst ein drehbar gelagertes Eingangselement mit einem Antriebsabschnitt, an welchem ein mechanisches Antriebsmittel anbringbar ist, und mit einem Abtriebsabschnitt; ein drehbar gelagertes Ausgangselement mit einem Antriebsabschnitt und mit einem Abtriebsabschnitt, an welchem ein mechanisches Abtriebsmittel anbringbar ist; und ein verstellbares Koppelelement, durch welches der Abtriebsabschnitt des Eingangselements und der Antriebsabschnitt des Ausgangselements wahlweise miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind.
Durch das verstellbare Koppelelement lässt sich die Kupplung wahlweise öffnen oder schließen, um unter bestimmten Bedingungen, insbesondere während vorbestimmter Fahrzeuggeschwindigkeitsbereiche, ein zur Entriegelung der Frontklappe vorgesehenes Betätigungselement mechanisch von dem Frontklappenschloss und/oder Fanghaken trennen und dadurch eine verkehrsgefährdende Öffnung der Frontklappe während der Fahrt zuverlässig vermeiden zu können oder um eine mechanische Entriegelbarkeit der Frontklappe sicherzustellen, beispielsweise bei stehendem Kraftfahrzeug. Es versteht sich, dass die Kupplung nicht nur zur mechanischen Entkopplung eines Frontklappenschlosses und/oder Fanghakens, sondern auch zur mechanischen Entkopplung eines Heckklappenschlosses oder Seitentürschlosses verwendet werden kann.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform, welche sich durch eine besonders kompakte Bauform auszeichnet, fallen die Drehachse des Eingangselements und die Drehachse des Ausgangselements zusammen.
Zur kompakten Bauform trägt außerdem bei, wenn das Koppelelement an dem Ausgangselement drehbar gelagert ist. Dabei ist die Drehachse des Koppelelements zu einer Drehachse des Ausgangselements bevorzugt beabstandet.
Um eine elektrische Ansteuerung der Kupplung zu ermöglichen, ist vorteilhafterweise ein Kupplungsmotor, insbesondere ein Elektromotor, zur Verstellung des Koppelelements vorgesehen. Bevorzugt dient der Kupplungsmotor nicht nur zum Verstellen des Koppelelements, sondern er vermag auch das Ausgangselement derart zu verdrehen, dass dieses eine Kraft auf das mechanische Abtriebsmittel ausübt. Der Kupplungsmotor erfüllt in diesem Fall also eine Doppelfunktion, indem er nicht nur die Kupplung öffnen bzw. schließen kann, sondern zusätzlich einen Servoantrieb des Abtriebsmittels ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Steuerelement zur Steuerung des Koppelelements zwischen das Koppelelement und den Kupplungsmotor geschaltet. Das Steuerelement ist vorzugsweise drehbar gelagert. Dabei trägt zur kompakten Bauform bei, wenn die Drehachse des Steuerelements mit einer Drehachse des Eingangselements und/oder Ausgangselements zusammenfällt.
Zum Antreiben des Steuerelements kann das Steuerelement einen Schneckenradabschnitt ausbilden, der mit einer durch den Kupplungsmotor antreibbaren Schnecke in Eingriff steht. Zur kompakten Bauform trägt bei, wenn die Schnecke direkt auf einer Ausgangswelle des Kupplungsmotors sitzt.
Vorteilhafterweise ist das durch die Schnecke und das Schneckenradabschnitt gebildete Getriebe nicht selbsthemmend. Dies erleichtert die Rückstellung des Steuerelements in eine Ruhelage, beispielsweise durch eine Rückstellfeder.
Das Koppelelement nimmt in einer Ruhelage des Steuerelements bevorzugt eine Kopplungslage ein, in welcher das Eingangselement und das Ausgangselement miteinander koppelbar sind. Auf diese Weise ist, z.B. bei einem Stromausfall sichergestellt, dass sich die Kupplung in einem geschlossenen Zustand befindet, welcher eine mechanische Entriegelung des Frontklappenschlosses ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist durch eine Verdrehung des Steuerelements aus seiner Ruhelage in eine erste Drehrichtung das Koppelelement in eine Entkopplungslage verstellbar, in welcher das Eingangselement und das Ausgangselement nicht miteinander koppelbar sind. Durch entsprechende Ansteuerung des Kupplungsmotors lässt sich die Kupplung also elektrisch öffnen.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Kupplung auch eine Servoöffnungsfunktion, beispielsweise zum elektrischen Öffnen eines mit der Kupplung verbundenen Frontklappenschlosses. Hierzu kann das Ausgangselement durch eine Verdrehung des Steuerelements aus seiner Ruhelage in eine zweite Drehrichtung verdrehbar sein, um eine Kraft auf das Abtriebsmittel auszuüben. Konkret kann das Steuerelement bei seiner Verdrehung in die zweite Drehrichtung das Koppelelement mitnehmen und dadurch ein Drehmoment auf das Ausgangselement ausüben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Rückstellfeder vorgesehen, insbesondere eine Schenkelfeder, entgegen deren Rückstellkraft eine Verdrehung des Steuerelements in die erste und/oder zweite Drehrichtung erfolgt. Die Rückstellfeder sorgt dafür, dass das Steuerelement im Falle einer beabsichtigten oder unbeabsichtigten Deaktivierung des Kupplungsmotors, zum Beispiel bei einem Stromausfall, in seine Ruhelage zurückdreht und die Kupplung einen geschlossenen Zustand einnimmt.
Bei dem Antriebsmittel und dem Abtriebsmittel handelt es sich bevorzugt um Bowdenzüge, wobei grundsätzlich aber auch andere mechanische Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schubstangen, Ketten oder Seile, infrage kommen.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer möglichen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems zum Steuern eines Schlosses für eine Frontklappe eines Kraftfahrzeugs;
2A eine perspektivische Ansicht einer elektromechanischen Kupplung des Systems von 1 in einem geschlossenen Zustand;
2B eine Seitenansicht der Kupplung von 2A;
2C eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A;
2D eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A ohne Kupplungsmotor und Steuerelement;
3 eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A ohne Kupplungsmotor und Steuerelement mit einem um 5° verdrehten Eingangselement in einem geschlossenen Zustand der Kupplung;
4 eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A ohne Kupplungsmotor und Steuerelement mit einem um 55° verdrehten Eingangselement in einem geschlossenen Zustand der Kupplung;
5A eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A in einem geöffneten Zustand der Kupplung;
5B eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A ohne Kupplungsmotor und Steuerelement mit einem um etwas mehr als 5° verdrehten Eingangselement in einem geöffneten Zustand der Kupplung;
6 eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A ohne Kupplungsmotor und Steuerelement mit einem um 55° verdrehten Eingangselement in einem geöffneten Zustand der Kupplung; und
7 eine Draufsicht auf die Kupplung von 2A bei Ausführung einer Servoöffnungsfunktion.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10, hier ein Elektrofahrzeug, mit einer Frontklappe 12 dargestellt, welche einen vorderen Kofferraum des Kraftfahrzeugs 10 abdeckt. Zum Verriegeln der Frontklappe 12 ist ein an sich bekanntes Schloss 14 vorgesehen, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer Vorderseite einer Karosserie des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist und eine Drehfalle zum Halten eines an der Frontklappe 12 angeordneten Schließbügels in einer geschlossenen Stellung der Frontklappe 12 aufweist. Das Schloss 14 kann mit einer Zuziehhilfe ausgestattet sein. Des Weiteren ist ein Fanghaken 18 zum Fangen des Schließbügels in einer angehobenen Sicherheitsstellung der Frontklappe 12 vorgesehen, welcher zur Freigabe des gefangenen Schließbügels manuell von der Vorderseite des Kraftfahrzeugs 10 her ausgehoben werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Fanghaken 18 benachbart zu dem Schloss 14 angeordnet. Alternativ könnte er aber auch in das Schloss 14 integriert sein.
Zum Öffnen des Schlosses 14 ist ein erstes Betätigungselement 20, beispielsweise in Gestalt eines Knopfes oder Hebels, in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Ein zweites Betätigungselement 22 zum Öffnen des Schlosses 14 und Ausheben des Fanghakens 18 in eine den Schließbügel 14 freigebende Lage ist außerdem in dem vorderen Kofferraum angeordnet. Auch dieses zweite Betätigungselement 22 kann als Knopf oder Hebel ausgebildet sein.
Das erste Betätigungselement 20 und das zweite Betätigungselement 22 sind jeweils mittels eines Bowdenzugs 24 bzw. 26 mit einem Zugverteiler 28 verbunden.
Der Zugverteiler 28 ist mittels eines Bowdenzugs 30 mit einer ersten elektromechanischen Kupplung 32 verbunden, welche ausgangsseitig mittels eines Bowdenzugs 34 mit dem Schloss 14, genauer gesagt mit einer zur Sperrung der Drehfalle vorgesehenen Sperrklinke, verbunden ist. Die erste Kupplung 32 dient zur mechanischen Kopplung bzw. Entkopplung des Zugverteilers 28 und somit des ersten und zweiten Betätigungselements 20, 22 mit bzw. von dem Schloss 14 und wird nachfolgend noch genauer beschrieben.
Das zweite Betätigungselement 22 ist mittels eines Bowdenzugs 26 nicht nur mit dem Zugverteiler 28, sondern mittels eines weiteren Bowdenzugs 36 auch mit einer zweiten elektromechanischen Kupplung 38 verbunden, welche wie die erste Kupplung 32 aufgebaut ist. Die zweite Kupplung 38 ist ausgangsseitig mittels eines Bowdenzugs 40 mit dem Fanghaken 18 verbunden und kann das zweite Betätigungselement 22 mechanisch mit dem Fanghaken 18 koppeln oder von diesem entkoppeln.
Die erste und zweite Kupplung 32, 38 kommunizieren mit einer Fahrzeugsteuerung 42 des Kraftfahrzeugs 10, beispielsweise mittels elektrischer Leitungen 44, 46 und werden durch die Fahrzeugsteuerung 42 gesteuert. Konkret erfolgt die Steuerung der Kupplungen 32, 38 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 und zwar derart, dass beide Kupplungen 32, 38 geschlossen werden, sobald das Kraftfahrzeug 10 steht, d.h. die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h beträgt. In diesem Zustand ist das erste Betätigungselement 20 mechanisch mit dem Schloss 14 verbunden, so dass das Schloss 14 durch Betätigung des ersten Betätigungselements 20 aus der Fahrgastzelle heraus mechanisch geöffnet werden kann. Entsprechend ist auch das zweite Betätigungselement 22 mechanisch mit dem Schloss 14 und dem Fanghaken 18 verbunden, so dass eine in dem Kofferraum gefangene Person durch Betätigung des zweiten Betätigungselements 22 die Frontklappe 12 mechanisch öffnen kann.
Sobald sich das Kraftfahrzeug 10 in Bewegung setzt, wird die zweite Kupplung 38 geöffnet, d.h. das zweite Betätigungselement 22 wird mechanisch von dem Fanghaken 18 getrennt. Die erste Kupplung 32 bleibt hingegen weiterhin geschlossen. Dieser Zustand wird beibehalten, solange die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines Schwellenwerts von beispielsweise 5 km/h bleibt. Auf diese Weise kann bei langsamer Fahrt durch Betätigung der Betätigungselemente 20, 22 zwar noch das Schloss 14 geöffnet werden, aber nicht der Fanghaken 18 ausgehoben werden, so dass sichergestellt ist, dass der Schließbügel jedenfalls durch den Fanghaken 18 gefangen wird und die Frontklappe 12 auch bei einer Öffnung des Schlosses 14 nicht über ihre Sicherheitsstellung hinaus aufklappen kann.
Erst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, wird zusätzlich zur zweiten Kupplung 38 auch die erste Kupplung 32 geöffnet, so dass bei schnellerer Fahrt beide Betätigungselemente 20, 22 mechanisch von dem Schloss 14 und dem Fanghaken 18 getrennt sind und sich die Frontklappe 12 weder durch das erste Betätigungselement 20 aus der Fahrgastzelle heraus, noch durch das zweite Betätigungselement 22 aus dem Kofferraum heraus öffnen lässt.
Das Öffnen und Schließen der ersten Kupplung 32 erfolgt jeweils mittels eines Kupplungsmotors 72, wie anhand von 2 bis 7 noch genauer erläutert wird. Zur Steuerung des Kupplungsmotors 72 ist eine Kupplungssteuerung vorgesehen, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel in die Kupplung 32 integriert und mittels der elektrischen Leitung 44 mit der Fahrzeugsteuerung 42 verbunden ist. Alternativ wäre es auch möglich die Kupplungssteuerung in die Fahrzeugsteuerung 42 zu integrieren und über die elektrische Leitung 44 direkt den Kupplungsmotor anzusteuern.
Wie nachfolgend ebenfalls noch genauer erläutert wird, ist die erste Kupplung 32 derart ausgebildet, dass mit Hilfe ihres Kupplungsmotors 72 auch Zug auf den zum Schloss 14 führenden Bowdenzug 34 ausgeübt werden kann, um das Schloss 14 zu öffnen. Auf diese Weise kann das Schloss 14 also elektrisch geöffnet werden, d.h. eine Servoöffnungsfunktion realisiert werden.
Ein entsprechendes Öffnungssignal, welches die erste Kupplung 32 über die elektrische Leitung 44 von der Fahrzeugsteuerung 42 erhält, kann beispielsweise durch eine Betätigung des ersten Betätigungselements 20 ausgelöst werden, welches zu diesem Zweck mittels einer Signalleitung 48 mit der Fahrzeugsteuerung 42 verbunden ist. Auch das zweite Betätigungselement 22 ist über eine Signalleitung 50 mit der Fahrzeugsteuerung 42 verbunden, um eine Servoöffnung des Schlosses 14 auslösen zu können.
Die zweite Kupplung 38 ist entsprechend der ersten Kupplung 32 ausgebildet und, wie bereits erwähnt, über die elektrische Leitung 46 mit der Fahrzeugsteuerung 42 verbunden, so dass die zweite Kupplung 38 bei Erhalt eines entsprechenden Öffnungssignals von der Fahrzeugsteuerung 42 den Fanghaken 18 elektrisch in eine den Schließbügel freigebende Lage ausheben kann.
Um eine vollständige elektrische Entriegelung der Frontklappe 12 aus dem vorderen Kofferraum sicherzustellen, bewirkt eine Betätigung des zweiten Betätigungselements 22, dass nicht nur die erste Kupplung 32 zur Öffnung des Schlosses 14, sondern auch die zweite Kupplung 38 zum Ausheben des Fanghakens 18 aktiviert wird. Dabei kann eine einmalige Betätigung des zweiten Betätigungselements 22 bereits ausreichen, um beide Kupplungen 32, 38 zu aktivieren. Es ist aber auch denkbar, dass zunächst die erste Kupplung 32 aktiviert und das Schloss 14 geöffnet wird und eine nochmalige Betätigung des zweiten Betätigungselements 22 erforderlich ist, um auch die zweite Kupplung 38 zu aktivieren und den Fanghaken 18 auszuheben.
Alternativ können unterschiedliche Betätigungselemente zum Öffnen des Schlosses 14 und Ausheben des Fanghakens 18 im Kofferraum angeordnet sein.
Es versteht sich, dass eine derartige vollständige Entriegelung der Frontklappe 12 grundsätzlich auch durch eine ein- oder mehrmalige Betätigung des ersten Betätigungselements 20 ausgelöst werden kann. Außerdem ist es auch hier denkbar, dass unterschiedliche Betätigungselemente in der Fahrgastzelle angeordnet sind, die zur Öffnung des Schlosses 14 einerseits und zum Ausheben des Fanghakens 18 andererseits betätigt werden müssen.
Es versteht sich ferner, dass ein Servicemechaniker zu Wartungszwecken direkt auf die Fahrzeugsteuerung 42 zugreifen und ein elektrisches Öffnen des Schlosses 14 und/oder Ausheben des Fanghakens 18 auslösen kann.
Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass aus Sicherheitsgründen ähnlich wie bei der voranstehend beschriebenen mechanischen Entriegelung der Frontklappe 12 auch im Falle der elektrischen Entriegelung der Frontklappe 12 eine Öffnung des Schlosses 14 und ein Ausheben des Fanghakens 18 durch die Fahrzeugsteuerung 42 unterbunden wird, wenn das Kraftfahrzeug 10 sich mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit bewegt, die den Schwellenwert, von z.B. 5 km/h erreicht oder überschreitet, und dass zumindest das elektrische Ausheben des Fanghakens 18 durch die Fahrzeugsteuerung 42 unterbunden wird, solange das Kraftfahrzeug nicht steht.
Außerdem sei bemerkt, dass die Kupplungen 32, 38 im Falle einer Nichtbeaufschlagung ihrer Kupplungsmotoren 72 mit Strom ihren geschlossenen Zustand einnehmen, so dass, beispielsweise bei einem Stromausfall, sichergestellt ist, dass sich die Frontklappe 12 jedenfalls mechanisch entriegeln lässt.
Damit die Fahrzeugsteuerung 42 den Öffnungszustand des Schlosses 14 abfragen kann, ist auch das Schloss 14 mittels einer elektrischen Leitung 52 mit der Fahrzeugsteuerung 42 verbunden.
Nachfolgend werden die elektromechanischen Kupplungen 32, 38 detaillierter beschrieben, wobei in 2 bis 7 lediglich die erste Kupplung 32 dargestellt ist. Die zweite Kupplung 38 ist entsprechend ausgebildet.
Die Kupplung 32 umfasst ein um eine erste Drehachse 54 drehbar gelagertes Eingangselement 56 mit einem Antriebsabschnitt 58, an welchem ein mechanisches Antriebsmittel, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der vom Zugverteiler 28 kommende Bowdenzug 30, angebracht ist. Außerdem umfasst das Eingangselement 56 einen Abtriebsabschnitt 60, welcher sich von der ersten Drehachse 54 ausgehend von dem Antriebsabschnitt 58 weg erstreckt, sodass das Eingangselement 56 gewissermaßen einen zweiarmigen Hebel ausbildet.
Zu dem Eingangselement 56 benachbart ist ferner ein Ausgangselement 62 um die erste Drehachse 54 verdrehbar angeordnet. Das Ausgangselement 62 umfasst einen Abtriebsabschnitt 64, an welchem ein erstes mechanisches Abtriebsmittel, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der von der Kupplung 32 zum Schloss 14 führende Bowdenzug 34, angebracht ist. Außerdem umfasst das Ausgangselement 62 einen Antriebsabschnitt 66, welcher zwischen dem Abtriebsabschnitt 64 und der ersten Drehachse 54 angeordnet ist, sodass der Antriebsabschnitt 66 und der Abtriebsabschnitt 64 des Ausgangselements 62 einen Hebelarm ausbilden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dem ersten mechanischen Abtriebsmittel ein ebenfalls in Form eines Bowdenzugs ausgebildetes zweites mechanisches Abtriebsmittel 67 an dem Ausgangselement 62 angebracht, und zwar auf einer dem Abtriebsabschnitt 64 gegenüberliegenden Seite der ersten Drehachse 54. Dieses zweite Abtriebsmittel 67 ist jedoch optional und kann beispielsweise dazu dienen, gleichzeitig zum Schloss 14 ein weiteres Schloss zu öffnen und/oder einen Fanghaken auszuheben.
An dem Antriebsabschnitt 66 ist ein sperrklinkenartiges Koppelelement 68 um eine zu der ersten Drehachse 54 beabstandete zweite Drehachse 70 drehbar gelagert. Das Koppelelement 68 liegt in der Ebene des Eingangselements 56 und kann zwischen einer Kopplungslage (2), in welcher es mit dem Eingangselement 56 in Eingriff geraten und das Eingangselement 56 Drehmoment auf das Ausgangselement 62 ausüben kann, und einer Entkopplungslage (5) verdreht werden, in welcher das Koppelelement 68 und das Eingangselement 56 nicht in Eingriff bringbar sind und das Eingangselement 56 folglich kein Drehmoment auf das Ausgangselement 62 ausüben kann.
Zur Verstellung des Koppelelements 68 ist ein Kupplungsmotor 72 vorgesehen, hier in Gestalt eines Elektromotors, welcher durch die bereits erwähnte, in den Figuren nicht dargestellte Motorsteuerung gesteuert wird, die ihrerseits mit der Fahrzeugsteuerung 42 verbunden ist. Der Kupplungsmotor 72 weist eine Ausgangswelle 74 auf, auf welcher eine Schnecke 76 sitzt. Die Schnecke 76 steht mit einem Schneckenradabschnitt 78, der an einem Steuerelement 80 zur Steuerung des Koppelelements 68 ausgebildet ist, derart in Eingriff, dass die Schnecke 76 und der Schneckenradabschnitt 78 ein nicht selbsthemmendes Schneckengetriebe bilden.
Das Steuerelement 80 ist auf der dem Ausgangselement 62 abgewandten Seite des Eingangselements 56 benachbart zu dem Eingangselement 56 angeordnet und um die erste Drehachse 54 drehbar gelagert, sodass das es durch entsprechende Ansteuerung des Kupplungsmotors 72 in eine erste Drehrichtung, in 2C bis 7 entgegen dem Uhrzeigersinn, oder in eine zweite Drehrichtung, in 2C bis 7 im Uhrzeigersinn, verdreht werden kann. Dabei erfolgt die Verdrehung des Steuerelements 80 aus einer Ruhelage heraus sowohl in der ersten Drehrichtung als auch in der zweiten Drehrichtung entgegen der Rückstellkraft einer Schenkelfeder 82. Auf diese Weise sorgen die Schenkelfeder 82 und das nicht selbsthemmende Schneckengetriebe dafür, dass das Steuerelement 80 stets seine Ruhelage einnimmt (2), wenn der Kupplungsmotor 72 deaktiviert ist, beispielsweise bei stehendem Kraftfahrzeug 10 oder bei einem Stromausfall.
Wenn das Steuerelement 80 seine Ruhelage einnimmt, befindet sich das Koppelelement 68 in seiner Kopplungslage, und die Kupplung 32 ist geschlossen. Eine auf das Antriebsmittel, d.h. den vom Zugverteiler 28 kommenden Bowdenzug 30, ausgeübte Zugkraft bewirkt in diesem Zustand eine Verdrehung des Eingangselements 56, welche über das Koppelelement 68 an das Ausgangselement 62 übertragen wird, welches folglich seinerseits eine Zugkraft auf das daran angebrachte Abtriebsmittel, d.h. den zum Schloss 14 führenden Bowdenzug 34, ausübt (3 und 4).
Es sei darauf hingewiesen, dass selbst dann, wenn das Koppelelement 68 und das Eingangselement 56 kraftschlüssig in Eingriff stehen und insbesondere wie in 4 dargestellt eine auf das Antriebsmittel, d.h. den vom Zugverteiler 28 kommenden Bowdenzug 30, ausgeübte Zugkraft eine maximale Verdrehung des Eingangselements 56 bewirkt, der Kupplungsmotor 72 immer noch in der Lage ist, das Koppelelement 68 in seine Entkopplungslage zu verstellen. Auf diese Weise kann die Kupplung 32 zu jeder Zeit geöffnet werden, insbesondere auch dann, wenn permanent an dem Antriebsmittel, d.h. den vom Zugverteiler 28 kommenden Bowdenzug 30, gezogen wird.
Das Koppelelement 68 bildet einen Mitnehmerzapfen 84 aus, der im Bereich eines der zweiten Drehachse 70 abgewandten Endes des Koppelelements 68 in die Ebene des Steuerelements 80 hineinragt. Das Steuerelement 80 bildet einen Auslenkabschnitt 86 und einen Mitnahmehaken 88 für den Mitnehmerzapfen 84 aus.
Dabei ist der Auslenkabschnitt 86 derart angeordnet, dass er bei einer Verdrehung des Steuerelements 80 in die erste Drehrichtung mit dem Mitnehmerzapfen 84 in Eingriff gerät und das Koppelelement 68 in seine Entkopplungslage verdreht, wodurch das Eingangselement 56 und das Ausgangselement 62 voneinander getrennt werden und die Kupplung 32 geöffnet wird (5A und 5B). Eine auf das Antriebsmittel, d.h. den vom Zugverteiler 28 kommenden Bowdenzug 30, ausgeübte Zugkraft bewirkt in diesem Zustand also einen Leerhub des Eingangselements 56, ohne dass das Ausgangselement 62 und das daran angebrachte Abtriebsmittel, d.h. der zum Schloss 14 führende Bowdenzug 34, mit bewegt werden (6).
Genauer gesagt fährt das in die Entkopplungslage verstellte Koppelelement 68 bei einer Verdrehung des Eingangselements 56 in die erste Drehrichtung in eine Aussparung 89 des Eingangselements 56 ein, in welcher es in der Entkopplungslage gehalten wird, solange das Eingangselement 56 seine verdrehte Stellung einnimmt, beispielsweise weil permanent Zug auf das Antriebsmittel, d.h. den vom Zugverteiler 28 kommenden Bowdenzug 30, ausgeübt wird. Zur Vermeidung einer Überhitzung des Kupplungsmotors 72 kann der Kupplungsmotor 72 in dieser Situation abgeschaltet werden.
Der Mitnahmehaken 88 ist derart angeordnet, dass er bei einer Verdrehung des Steuerelements 80 in die zweite Drehrichtung mit dem Mitnehmerzapfen 84 in Eingriff gerät und das Koppelelement 68 etwa in Richtung der zweiten Drehachse 70 mitnimmt, wodurch das Ausgangselement 62 um die erste Drehachse 54 verdreht wird und Zug auf das Abtriebsmittel, d.h. den zum Schloss 14 führenden Bowdenzug 34, ausübt (7). Eine durch den Kupplungsmotor 72 ausgelöste Verdrehung des Steuerelements 80 in die zweite Drehrichtung bewirkt also eine Servoöffnung des Schlosses 14, ohne dass hierzu Zug auf das Antriebsmittel, d.h. den vom Zugverteiler 28 kommenden Bowdenzug 30, ausgeübt werden muss.
Das Eingangselement 56 bildet ferner einen Schaltabschnitt 90 aus, in dessen Bereich ein mit der Motorsteuerung und/oder Fahrzeugsteuerung 42 verbundener Mikroschalter 92 angeordnet ist, welcher unbetätigt ist, solange sich das Eingangselement 56 in seiner Ruhelage befindet (2), und welcher betätigt wird, sobald das Eingangselement 56 durch Zug an dem Antriebsmittel um einen vorbestimmten Drehwinkel, beispielsweise einen Drehwinkel von 5°, in der zweiten Drehrichtung, in 2 also im Uhrzeigersinn, verdreht wird und der Abtriebsabschnitt 64 des Eingangselements 56 mit dem Koppelelement 68 in Eingriff gerät. Das Schaltsignal des Mikroschalters 92 kann beispielsweise dazu genutzt werden, um das Koppelelement 68 durch Verdrehung des Steuerelements 80 in der ersten Drehrichtung, in 2 also entgegen dem Uhrzeigersinn, auszuheben und in seine Entkopplungslage zu bringen und dadurch eine Übertragung des Zugs an dem Antriebsmittel auf das Abtriebsmittel, d.h. den zum Schloss 14 führenden Bowdenzug 34, und somit eine unerwünschte Öffnung des Schlosses 14 zu verhindern.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: Frontklappe
14: Schloss
18: Fanghaken
20: Betätigungselement
22: Betätigungselement
24: Bowdenzug
26: Bowdenzug
28: Zugverteiler
30: Bowdenzug
32: Kupplung
34: Bowdenzug
36: Bowdenzug
38: Kupplung
40: Bowdenzug
42: Fahrzeugsteuerung
44: elektrische Leitung
46: elektrische Leitung
48: Signalleitung
50: Signalleitung
52: elektrische Leitung
54: erste Drehachse
56: Eingangselement
58: Antriebsabschnitt
60: Abtriebsabschnitt
62: Ausgangselement
64: Abtriebsabschnitt
66: Antriebsabschnitt
67: Abtriebsmittel
68: Koppelelement
70: zweite Drehachse
72: Kupplungsmotor
74: Ausgangswelle
76: Schnecke
78: Schneckenradabschnitt
80: Steuerelement
82: Schenkelfeder
84: Mitnehmerzapfen
86: Auslenkabschnitt
88: Mitnahmehaken
89: Aussparung
90: Schaltabschnitt
92: Mikroschalter

Claims

Elektromechanische Kupplung (32), insbesondere zur mechanischen Kopplung bzw. Entkopplung eines Betätigungselements (20, 22) mit bzw. von einem Schloss (14) oder Fanghaken (18) für eine Tür oder Klappe, insbesondere Frontklappe (12), eines Kraftfahrzeugs (10), umfassend: ein drehbar gelagertes Eingangselement (56) mit einem Antriebsabschnitt (58), an welchem ein mechanisches Antriebsmittel (30) anbringbar ist, und mit einem Abtriebsabschnitt (60); ein drehbar gelagertes Ausgangselement (62) mit einem Antriebsabschnitt (66) und mit einem Abtriebsabschnitt (64), an welchem ein mechanisches Abtriebsmittel (34) anbringbar ist; und ein verstellbares Koppelelement (68), durch welches der Abtriebsabschnitt (60) des Eingangselements (56) und der Antriebsabschnitt (66) des Ausgangselements (62) wahlweise miteinander koppelbar oder voneinander entkoppelbar sind.
Kupplung (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Drehachse (54) des Eingangselements (56) und die Drehachse (54) des Ausgangselements (62) zusammenfallen.
Kupplung (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (68) an dem Ausgangselement (62) drehbar gelagert ist, insbesondere wobei die Drehachse (70) des Koppelelements (68) zu einer Drehachse (54) des Ausgangselements (62) beabstandet ist.
Kupplung (32) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungsmotor (72), insbesondere ein Elektromotor, zur Verstellung des Koppelelements (68) vorgesehen ist, insbesondere wobei der Kupplungsmotor (72) auch zum Verdrehen des Ausgangselements (62) derart vorgesehen ist, dass dieses eine Kraft auf das mechanisches Abtriebsmittel (34) ausübt.
Kupplung (32) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerelement (80) zur Steuerung des Koppelelements (68) zwischen das Koppelelement und den Kupplungsmotor geschaltet ist.
Kupplung (32) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (80) drehbar gelagert ist, insbesondere wobei die Drehachse (54) des Steuerelements (80) mit einer Drehachse (54) des Eingangselements (56) und/oder Ausgangselements (62) zusammenfällt.
Kupplung (32) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (80) einen Schneckenradabschnitt (78) ausbildet, der mit einer durch den Kupplungsmotor (72) antreibbaren Schnecke (76) in Eingriff steht, insbesondere wobei die Schnecke (76) auf einer Ausgangswelle (74) des Kupplungsmotors (72) sitzt.
Kupplung (32) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Schnecke (76) und den Schneckenradabschnitt (78) gebildete Getriebe nicht selbsthemmend ist.
Kupplung (32) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (68) in einer Ruhelage des Steuerelements (80) eine Kopplungslage einnimmt, in welcher das Eingangselement (56) und das Ausgangselement (62) miteinander koppelbar sind.
Kupplung (32) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verdrehung des Steuerelements (80) aus seiner Ruhelage in eine erste Drehrichtung das Koppelelement (68) in eine Entkopplungslage verstellbar ist, in welcher das Eingangselement (56) und das Ausgangselement (62) nicht miteinander koppelbar sind.
Kupplung (32) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verdrehung des Steuerelements (80) aus seiner Ruhelage in eine zweite Drehrichtung das Ausgangselement (62) verdrehbar ist, um eine Kraft auf das Abtriebsmittel (34) auszuüben.
Kupplung (32) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (80) bei seiner Verdrehung in die zweite Drehrichtung das Kopplungselement (68) mitnimmt und dadurch ein Drehmoment auf das Ausgangselement (62) ausübt.
Kupplung (32) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder, insbesondere eine Schenkelfeder (82), vorgesehen ist, entgegen deren Rückstellkraft eine Verdrehung des Steuerelements (80) in die erste und/oder zweite Drehrichtung erfolgt.
Kupplung (32) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (30) und das Abtriebsmittel (34) Bowdenzüge sind.