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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Schließvorrichtung eines automatisch betätigbaren, eine Karosserieöffnung verschließendes Karosserieverschlusselements eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit zumindest einer derartigen Schließvorrichtung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Karosserieverschlusselemente zum Verschließen von Karosserieöffnungen sind beispielsweise Karosserieklappen, die einen Zugang zu einem Kofferraum oder Laderaum oder auch zu einem Motorraum eines Fahrzeugs ermöglichen. Auch Fahrzeugtüren fallen unter den Begriff der Karosserieverschlusselemente, unabhängig davon, ob es sich um Schwenktüren oder Schiebetüren handelt. Insbesondere große und schwere Karosserieklappen, wie zum Beispiel Heckklappen von Kombinationskraftwagen, und Schiebetüren weisen häufig einen Betätigungsantrieb zum Öffnen und/oder Schließen des entsprechenden Karosserieverschlusselements auf.
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Trifft ein solches servoangetriebenes Karosserieverschlusselement während der Bewegung auf ein Hindernis auf, so bewirkt eine Sicherheitseinrichtung dafür, dass der Betätigungsantrieb stoppt oder sich sogar wieder ein Stück in die Gegenrichtung zurückbewegt. Häufig sensieren derartige Sicherheitseinrichtungen die Kraft, die der Betätigungsantrieb aufbringt, und lösen beim Überschreiten eines vorgegebenen Kraftschwellenwertes aus. Sie bilden somit eine Überlastsicherung für den Betätigungsantrieb.
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STAND DER TECHNIK
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Automatische Heckklappen werden zum Öffnen und Schließen beispielsweise mit elektromechanischen Antrieben (z.B. Spindelantrieben) angesteuert. Dabei werden im Stand der Technik üblicherweise Schließsysteme mit einer Vorrastposition und einer Hauptrastposition verwendet, wobei der Schließvorgang einer automatischen Heckklappe als beendet gilt, sobald sich die drehbare Schließfalle (Drehfalle) des Schließsystems, betätigt von einem an der Klappe vorgesehenen Schließelement, in der Vorrastposition befindet. Beim Schließvorgang herkömmlicher Fahrzeugklappen muss demnach zunächst die Drehfalle in die Vorrastposition einfallen, bevor der Servobetrieb beginnt. Das Erreichen der Vorrastposition wird über ein Sensorsignal im Schloss (z.B. Mikroschalter oder Hall-Sensor) erkannt und an ein Steuergerät weitergegeben. Die Vorrastposition wird als Abschaltsignal für die automatische Heckklappe und als Startsignal für die Zuziehhilfe, also für den Drehantrieb der Schließfalle, verwendet. Die angetriebene Drehfalle zieht die Klappe in die Hauptrastposition, in der die Klappe vollständig geschlossen ist. Der Abstand zwischen der Vorrastposition und der Hauptrastposition darf nicht zu groß gewählt werden, um ein Einklemm-Risikos, beispielsweise bei manueller Klappenbedienung, zu minimieren.
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Toleranzen in der Klappen-Dichtung, zum Beispiel Toleranzen der Shore-Härte, Toleranzen in Wandstärken, sowie andere Einflüsse wie die Umgebungstemperatur, die Geometrie der Dichtung und die Alterung der Dichtung oder die Klappeneinstellung (z.B. das Dichtungsspaltmaß) können Gegenkräfte entwickeln, die die erforderliche Schließkraft über den Kraftschwellenwert anheben und die Klappe bleibt stehen bevor sie die Vorrastposition erreicht hat. Derartige Einflüsse auf den Schließvorgang können bei der Auslegung des Klappen- Betätigungsantriebs nicht ausreichend berücksichtigt werden, da sie Zeitpunkt der Auslegung in ihrer Größe nicht bekannt sind.
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Die Drehfalle wird zwar von dem auftreffenden Schließelement in Richtung „geschlossen“ verdreht, aber die Vorrastposition des Schlosses wird nicht erreicht, da die Gegenkräfte zu hoch sind. Folglich wird auch der Schaltpunkt nicht erreicht und der herkömmlicherweise erst in der Vorrastposition gestartete Schließantrieb wird nicht gestartet und der servogesteuerte Zuziehvorgang beginnt nicht und das Schließen unterbleibt. Es kommt beispielsweise zu einem „Reversieren“ (= Wieder-Aufgehen) der automatischen Heckklappe.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Schließvorrichtung eines automatisch betätigbaren Karosserieverschlusselements eines Fahrzeugs anzugeben die zuverlässig auch dann verriegelbar ist, wenn die Schließkraft erhöht ist, ohne dabei Zugeständnisse an den Einklemmschutz zu machen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine Schließvorrichtung eines automatisch betätigbaren, eine Karosserieöffnung verschließenden Karosserieverschlusselements eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Betätigungsantrieb und einem Schloss, das eine von einem Schließantrieb um eine Drehachse drehbar betätigbare Schließfalle aufweist, welche eine in Form einer Kulisse gestaltete und sich mit einer Mündung zum Rand der Schließfalle öffnende Aufnahmenut zur Aufnahme eines Riegelabschnitts eines am Karosserieverschlusselement angeordneten Schließelements aufweist, wobei die Schließfalle vor der Mündung einen Anstoßabschnitt als Teil der Kulisse aufweist, der so positioniert ist, dass der Riegelabschnitt beim Schließen des Karosserieverschlusselements in einer Vorrastposition auf den Anstoßabschnitt auftrifft und die drehbare Schließfalle um ihre Drehachse in eine Verriegelungsposition dreht, zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Aktuatoreinrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, um die Position des Karosserieverschlusselements relativ zur Karosserieöffnung in einer in Schließrichtung des Karosserieverschlusselements vor der Vorrastposition gelegenen Fangposition zu sensieren und den Schließantrieb zu aktivieren.
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VORTEILE
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Beim automatischen Schließvorgang des Karosserieverschlusselements wird der Schließantrieb der drehbaren Schließfalle bereits vor Erreichen der Vorrastposition angesteuert und zieht das Karosserieverschlusselement in die Verriegelungsposition. Über die im Betätigungsantrieb des automatischen Karosserieverschlusselements von einem Hall-Geber erzeugten Hall-Signale ist die Position des Karosserieverschlusselements bekannt. Das heißt, es wird erkannt, ob sich die drehbare Schließfalle des Schließsystems und das Schließelement in einer Nähe der Vorrastposition befinden, ab der ein Zuziehen des Karosserieverschlusselements über servoangetriebene Schließfalle und ein Schließen des Karosserieverschlusselements möglich ist. Ist dies der Fall und liegen keine anderen „Stopp-Bedingungen“, wie zum Beispiel ein Blockierfall vor, wird der Schließantrieb in Richtung „Zuziehen“ angesteuert, ohne dass sich das Schließsystem in der Vorrastposition befindet. Dies kann sofort, oder nach Ablauf einer festgelegten „Wartezeit“ erfolgen.
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Der Betätigungsantrieb des Karosserieverschlusselements kann bis zum Erreichen der Vorrastposition weiterhin angesteuert werden, um das Schließen zu unterstützen.
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Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Karosserieverschlusselements sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 9.
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Vorzugsweise weist die erste Aktuatoreinrichtung ein Sensorelement auf, das eingerichtet ist, um die Position des Karosserieverschlusselements zu detektieren.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn das Sensorelement eingerichtet ist, um eine Wegposition des Betätigungsantriebs des Karosserieverschlusselements zu detektieren. Diese Detektion kann beispielsweise mittels eines im Betätigungsantrieb vorgesehenen oder mit diesem verbundenen Hall-Geber erfolgen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, weist die erste Aktuatoreinrichtung eine Schaltvorrichtung auf, die eingerichtet ist, um den Schließantrieb zu aktivieren.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn die Schaltvorrichtung eingerichtet ist, um im aktivierten Zustand eine elektrische Versorgungsspannung an einen Elektromotor des Schließantriebs anzulegen.
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Vorzugsweise ist eine zweite Aktuatoreinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, um das Auftreffen des Riegelabschnitts auf den Anstoßabschnitt zu detektieren und daraufhin den Schließantrieb zu aktivieren. Bei manueller Betätigung kann dadurch die „Startbedingung“ für den Schließantrieb weiterhin das Erreichen der Vorrastposition sein, um beispielsweise ein Einklemm-Risiko zu minimieren.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, die ebenfalls mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, ist eine dritte Aktuatoreinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, um das Erreichen der Verriegelungsposition zu detektieren und daraufhin den Schließantrieb zu deaktivieren.
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In besonders vorteilhafter Weise ist die Erfindung realisiert, wenn das Karosserieverschlusselement von einer Karosserieklappe gebildet ist. Das Karosserieverschlusselement kann aber vorteilhafterweise auch von einer Karosserietür, insbesondere einer Schiebetür, gebildet sein.
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Die Erfindung ist außerdem gerichtet auf ein Fahrzeug, insbesondere auf ein Kraftfahrzeug, das mit zumindest einem erfindungsgemäßen Karosserieverschlusselement ausgestattet ist.
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Durch die erfindungsgemäß „voreilende“ Aktivierung des Schließantriebs für die drehbare Schließfalle wird das Karosserieverschlusselement geschlossen, ohne dass die Vorrastposition erreicht werden muss. Dies ist bei ungünstigen Toleranzen und Einstellungen des Karosserieverschlusselements und damit verbundenen höheren Gegenkräften von Vorteil. Damit sind die bekannten Mängel beim Schließen von automatischen Karosserieverschlusselementen, zum Beispiel automatischen Heckklappen oder automatischen Schiebetüren beseitigt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung eines Karosserieverschlusselements,
- 2 eine Schließfalle einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung in einer Fangposition,
- 3 eine Schließfalle einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung in einer Vorrastposition,
- 4 eine Schließfalle einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung in einer Verriegelungsposition.
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DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in einer Heckansicht mit geöffneter Heckklappe 10, die in einem Dachbereich der Fahrzeugkarosserie 12 um eine zur Fahrzeugquerachse y parallele Schwenkachse y' schwenkbar angelenkt ist. Die Heckklappe 10 dient dazu, eine hintere Karosserieöffnung 14 zu verschließen und ist dazu zwischen einer (in den Figuren nicht gezeigten) geschlossenen Position und der in 1 dargestellten geöffneten Position um die Schwenkachse y' verschwenkbar. Insofern bildet die in 1 gezeigte Heckklappe 10 ein Karosserieverschlusselement 11 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungen in der nachstehenden Beschreibung treffen somit sinngemäß allgemein auf Karosserieverschlusselemente zu, zu denen beispielsweise auch Türen, wie zum Beispiel Schwenktüren und Schiebetüren, gehören. Eine Schließvorrichtung mit einem Schloss 3 und einem mit dem Schloss 3 zur Verriegelung zusammenwirkenden Schließelement 16 arretiert das Karosserieverschlusselement 11 im geschlossenen Zustand der Karosserieöffnung 14 an der Fahrzeugkarosserie 12.
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Die Heckklappe 10 ist mit einem Betätigungsantrieb 2 versehen, der eine linke Antriebseinrichtung 20 und eine rechte Antriebseinrichtung 20' aufweist, die von einem elektrisch angetriebenen Spindelmotor 22, 22' gebildet ist, der sich einerseits an der Fahrzeugkarosserie 12 und andererseits an der Heckklappe 10 abstützt. Derartige Betätigungsantriebe sind allgemein bekannt. Durch eine synchrone Betätigung der beiden Spindelmotoren 22, 22' in einer ersten Richtung wird die Heckklappe 10 geöffnet und in einer entgegengesetzten Richtung wieder geschlossen. Dazu wird zunächst das Schloss 3 entriegelt beziehungsweise nach dem Schließen der Heckklappe 10 wieder verriegelt. Im gezeigten Beispiel ist das Schloss 3 an einem hinteren Querträger 13 der Fahrzeugkarosserie 12 vorgesehen, es kann aber auch an der Heckklappe 10 vorgesehen sein.
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An ihrem in 1 nach hinten weisenden unteren Ende 10' ist die Heckklappe 10 mit einer Schließplatte 15 des heckklappenseitig angeordneten Schließelements 16 versehen, das in der nachstehend beschriebenen Weise mit dem Schloss 3 zusammenwirkt. Das heckklappenseitige Schließelement 16 weist einen Schließbügel 18 auf, der sich von der Schließplatte 15 weg erstreckt und im geschlossenen Zustand der Heckklappe 10 nach unten hervorsteht. Der Schließbügel 18 liegt in einer vertikalen Längsebene XZ des Kraftfahrzeugs 1 und weist einen im geschlossenen Zustand der Heckklappe 10 in Fahrtrichtung F nach vorne weisenden vorderen Schenkel 18' auf, der einen Riegelabschnitt 19 des heckseitigen Schließelements 16 bildet wie in der vergrößerten Darstellung IA in 1 zu sehen ist. Anstelle des Schließbügels 18 kann alternativ ein Schließzapfen vorgesehen sein.
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Die Schloss 3 weist eine relativ zum hinteren Querträger 13 um eine vertikale Drehachse z' drehbar gelagerte Schließfalle 30 auf, die mit einem Schließantrieb 32 zur Drehmomentübertragung wirksam gekoppelt ist, um die Schließfalle 30 zur Drehung im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn mit Drehmoment zu beaufschlagen und sie zu verdrehen. In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Drehachse der Schließfalle auch horizontal verlaufen.
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Die Schließfalle 30 ist - wie in der vergrößerten Darstellung IB in 1 zu sehen ist - von einer im Wesentlichen runden Scheibe gebildet, die an ihrem Umfang 31 mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen versehen ist; eine dieser Ausnehmungen bildet eine Aufnahmenut 34 für den Riegelabschnitt 19, die in Umfangsrichtung im Wesentlichen parallel zu einem kreisförmig verlaufenden Abschnitt 31' des Umfangs 31 der Scheibe verläuft. Die Aufnahmenut 34 öffnet sich zum Umfangsrand der Schließfalle 30 mit einer Mündung 35. Die radial innere Wandung 34' der Aufnahmenut 34 bildet eine Kulisse 36 zur Führung des Riegelabschnitts 19. Die radial äußere Wandung 34" der Aufnahmenut 34 bildet an ihrem zur Mündung 35 weisenden freien Ende einen Fanghaken 37 für den Riegelabschnitt 19. Vor der Mündung 35 bildet die Fortsetzung der radial inneren Wandung 34' einen Anstoßabschnitt 38 aus, der noch zur Kulisse 36 gehört und der seitlich versetzt zu der die Drehachse z' aufweisenden vertikalen Längsebene XZ ist.
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In der vergrößerten Darstellung IB der 1 befindet sich die gezeigte drehbare Schließfalle 30 in einer Ausgangsposition, die sie bei geöffneter Heckklappe 10 einnimmt. In dieser Ausgangsposition ist der Bewegungsweg W des Riegelabschnitts 19 parallel zur vertikalen Längsebene XZ bis zum Anstoßabschnitt 38 frei und die Heckklappe 10 kann geöffnet und geschlossen werden.
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Nähert sich die Heckklappe 10 bei einem servounterstützten automatischen Schließvorgang dem Schloss 3 so detektiert ein in 1 nur schematisch dargestelltes Sensorelement 40 einer ersten Aktuatoreinrichtung 4 die Winkelstellung der Heckklappe 10 relativ zur Karosserieöffnung 14. Hat die Heckklappe 10 eine Winkelstellung erreicht, bei der sich der Riegelabschnitt 19 in einer Position befindet, in der er zwar noch vom Anstoßabschnitt 38 der Schließfalle 30 entfernt ist, aber bereits von der Mündung 35 der Aufnahmenut 34 der sich drehenden Schließfalle 30 eingefangen werden kann, so startet die erste Aktuatoreinrichtung 4 den Schließantrieb 32 in eine Zuziehrichtung (in den Figuren in eine - von oben gesehen - entgegen dem Uhrzeigersinn drehende Richtung R, so dass die Mündung 35 der Aufnahmenut 34 den Riegelabschnitt 19 einfängt und dieser in die Aufnahmenut 34 eintritt. Diese Fangposition A ist in 2 dargestellt.
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Die Schließfalle 30 wird vom Schließantrieb 32 weitergedreht und erreicht die in 3 dargestellte Vorrastposition B, in der der Riegelabschnitt 19 vollständig in der Aufnahmenut 34 aufgenommen ist und am Nutgrund 34"', dem inneren Ende der Aufnahmenut 34, zur Anlage kommt. Zwischen der Fangposition A und der Vorrastposition B wird der Riegelabschnitt 19 nur geringfügig in Schließrichtung S verlagert, nämlich um den Weg Δs1 .
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Der Schließantrieb 32 dreht die Schließfalle 30 weiter aus der Vorrastposition B in eine Endposition, die in 4 gezeigte Verriegelungsposition C, in der die Heckklappe 10 fest an der (nicht gezeigten) Dichtung der Karosserieöffnung 14 anliegt und die Karosserieöffnung 14 fest und abdichtend verschließt. Bei der Drehung der Schließfalle aus der Vorrastposition B in die Verriegelungsposition C wird der Riegelabschnitt 19 in Schließrichtung S um einen Weg Δs2 verlagert, der deutlich größer ist als der Weg Δs1 . Dabei wird die Heckklappe 10 an die Dichtung der Karosserieöffnung 14 herangezogen und komprimiert diese.
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Die Schloss 3 ist zudem mit einer zweiten Aktuatoreinrichtung 5 versehen, die einen beispielsweise von der Schließfalle betätigbaren Schalter 50 aufweist, der das Auftreffen des Riegelabschnitts 19 auf den Anstoßabschnitt 38 detektiert und daraufhin den Schließantrieb 32 aktiviert. Diese Aktuatoreinrichtung 5, die im Stand der Technik bei automatischem Heckklappenbetrieb eingesetzt wird, hat bei dem erfindungsgemäßen Schloss 2 nur für den manuellen Schließvorgang der Heckklappe eine funktionale Bedeutung.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Schließantrieb 32 erst beim Auftreffen des Riegelabschnitts 19 auf den Anstoßabschnitt 38 von der am Schloss 3 vorgesehenen zweiten Aktuatoreinrichtung 5 aktiviert wird und die Schließfalle 30 in Drehung versetzt, beginnt der Schließantrieb 32 erfindungsgemäß bereits vorher, nämlich ausgelöst von der mit dem Betätigungsantrieb 2 gekoppelten ersten Aktuatoreinrichtung 4. Dies ermöglicht ein zuverlässiges Schließen der Heckklappe 10 auch dann, wenn der Riegelabschnitt 19 der Heckklappe 10 beim automatischen Schließen aufgrund einer zu hohen erforderlichen Schließkraft nicht auf den Anstoßabschnitt 38 auftrifft.
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Eine am Schloss 3 vorgesehene dritte Aktuatoreinrichtung 6 weist einen beispielsweise von der Schließfalle 30 betätigbaren Schalter 60 auf, der das Erreichen der Verriegelungsposition C erfasst und dann den Schließantrieb 32 ausschaltet.
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Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Betätigungsantrieb
- 3
- Schloss
- 4
- erste Aktuatoreinrichtung
- 5
- zweite Aktuatoreinrichtung
- 6
- dritte Aktuatoreinrichtung
- 10
- Heckklappe
- 10'
- unteres Ende der Heckklappe
- 11
- Karosserieverschlusselement
- 12
- Fahrzeugkarosserie
- 13
- hinterer Querträger
- 14
- Karosserieöffnung
- 15
- Schließplatte
- 16
- Schließelement
- 18
- Schließbügel
- 18'
- vorderer Schenkel
- 19
- Riegelabschnitt
- 20
- linke Antriebseinrichtung
- 20'
- rechte Antriebseinrichtung
- 22
- Spindelmotor
- 22'
- Spindelmotor
- 30
- Schließfalle
- 31
- Umfang der Schließfalle
- 31'
- kreisförmig verlaufender Abschnitt
- 32
- Schließantrieb
- 34
- Aufnahmenut
- 34'
- radial innere Wandung
- 34"
- radial äußere Wandung
- 34'"
- Nutgrund
- 35
- Mündung
- 36
- Kulisse
- 37
- Fanghaken
- 38
- Anstoßabschnitt
- 40
- Sensorelement
- 50
- Schalter
- 60
- Schalter
- A
- Fangposition
- B
- Vorrastposition
- C
- Verriegelungsposition
- F
- Fahrtrichtung
- R
- Drehrichtung von 30 entgegen dem Uhrzeigersinn
- S
- Schließrichtung
- W
- Bewegungsweg
- XZ
- vertikale Längsebene
- y
- Fahrzeugquerachse
- y'
- Schwenkachse
- z'
- Drehachse
