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Die Erfindung betrifft eine Klappenvorrichtung eines Fahrzeugs, mit einer Klappe zum Freilegen und Verdecken einer fahrzeugseitigen Tankvorrichtung oder Ladevorrichtung, einer Verriegelungseinrichtung, die durch Öffnen und Schließen der Klappe zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position verstellbar ist, und einer Zustandserkennungseinrichtung, die dazu vorgesehen ist, zu erkennen, ob sich die Klappe in der geschlossenen Position befindet.
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Klappen, die an einem Fahrzeug den Zugang zu einem Tankdeckel oder einer Ladevorrichtung verdecken, sind bekannt. Sie dienen dazu, die Öffnung zu verschließen und somit die dahinterliegende Tankvorrichtung oder Ladevorrichtung zu schützen. Zum Schließen und Öffnen der Klappe werden üblicherweise Verriegelungseinrichtungen wie Riegelbolzen oder Drehsteller verwendet.
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Ferner ist es bekannt, eine Zustandserkennungseinrichtung in Form eines Schalters vorzusehen, die ermitteln kann, ob die Klappe offen oder geschlossen ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Öffnung beispielsweise nach einem Tankvorgang richtig verschlossen ist, bevor die Fahrt fortgesetzt wird.
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Im Stand der Technik ist die Zustandserkennungseinrichtung in die Verriegelungseinrichtung integriert und schließt aus der Position des Riegelbolzens bzw. Drehstellers darauf, ob die Klappe korrekt verschlossen ist. Die Zustandserkennung kann hierbei durch Betätigung des Riegelbolzens bzw. Drehstellers manipuliert werden. Eine falsche Zustandserkennung stellt ein Sicherheitsrisiko dar, insbesondere bei Ladeklappensystemen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, die für Schnellladevorgänge mit hohen Strömen geeignet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Klappenvorrichtung mit einer Zustandserkennungseinrichtung bereitzustellen, die eine falsche Zustandserkennung ausschließt bzw. eine Manipulation erschwert.
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Zur Lösung der Aufgabe ist eine Klappenvorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, die eine Klappe zum Freilegen und Verdecken einer fahrzeugseitigen Tankvorrichtung umfasst. Die Tankvorrichtung kann hierbei eine Vorrichtung zum befüllen eine Tanks mit einem insbesondere flüssigen Treibstoff oder eine Ladevorrichtung sein, mittels der ein Hochvoltspeicher des Fahrzeugs elektrisch geladen werden kann. Die Klappenvorrichtung umfasst ferner eine Verriegelungseinrichtung, die durch Öffnen und Schließen der Klappe zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position verstellbar ist, und eine Zustandserkennungseinrichtung, die dazu vorgesehen ist, zu erkennen, ob sich die Klappe in der geschlossenen Position befindet. Die Zustandserkennungseinrichtung hat dabei einen Schalter mit einem ersten Schaltelement und einem zweiten, mit dem ersten zusammenwirkenden Schaltelement. Das erste Schaltelement ist hierbei Teil der Verriegelungseinrichtung, d.h., das erste Schaltelement ist in oder an der Verriegelungseinrichtung vorgesehen, während das zweite Schaltelement in der Klappe vorgesehen ist. Indem die beiden Schaltelemente des Schalters räumlich auf die Verriegelungseinrichtung und die Klappe aufgeteilt sind, kann sichergestellt werden, dass nur dann eine verriegelte Position erkannt wird, wenn die Klappe tatsächlich geschlossen ist und die beiden Schaltelemente in definierter Weise zusammenwirken, sodass ein entsprechendes Signal erzeugt wird. Ferner erschwert die räumliche Trennung eine Manipulation der Zustandserkennungseinrichtung. Auf diese Weise wird die Sicherheit der Klappenvorrichtung verbessert, sodass die Klappenvorrichtung auch in Systemen mit hohen Sicherheitsanforderungen eingesetzt werden kann. In der geschlossenen Position kann die Klappe verriegelt sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Schalter geöffnet ist, wenn sich die Klappe in einer offenen Position befindet, und dass der Schalter geschlossen ist, wenn sich die Klappe in der geschlossenen Position befindet.
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Der Schalter kann einen Mikroschalter, einen Hall-Sensor und/oder einen Reed-Kontakt umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Schaltelement ein mechanisch betätigbarer Schalter und das zweite Schaltelement ein mechanisches Betätigungselement, insbesondere ein Fortsatz wie ein Dorn, ein Stift oder eine Rippe. Das zweite Schaltelement ist hierbei dazu vorgesehen, den mechanischen Schalter in Form des ersten Schaltelements zu betätigen. Ein mechanisch betätigbarer Schalter hat den Vorteil, dass er durch elektromagnetische Felder nicht beeinträchtig wird und daher besonders zuverlässig ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Schaltelement ein Hall-Sensor und das zweite Schaltelement ein Magnet. Der Schalter basiert somit auf der elektromagnetischen Wechselwirkung der beiden Schaltelemente, sodass eine fehlerhafte Zustandserkennung aufgrund einer mechanischen Manipulation ausgeschlossen werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das erste Schaltelement ein Reed-Kontakt und das zweite Schaltelement ein Magnet. Der Schalter wird hierbei geschlossen, wenn der Abstand zwischen dem Magnet und dem Reed-Kontakt eine Schwelle unterschreitet, ab der das Magnetfeld des Magneten ausreicht, um den Reed-Kontakt zu schließen. Eine mechanische Manipulation des Schalters wird durch diese Ausführungsform verhindert.
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Die Verriegelungseinrichtung kann ein Verriegelungselement, wie einen Drehsteller oder einen Riegelbolzen, umfassen, in dem das erste Schaltelement vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Klappenvorrichtung besonders kompakt gestaltet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungseinrichtung ein Gehäuse umfasst und das erste Schaltelement im oder am Gehäuse vorgesehen ist. Hierdurch kann das erste Schaltelement platzsparend in der Klappenvorrichtung untergebracht sein.
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In einer Ausführungsform ist das Gehäuse das Antriebsgehäuse eines Antriebs der Verriegelungseinrichtung.
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Ferner kann die Klappe einen Scharnierarm umfassen, wobei das zweite Schaltelement im Scharnierarm vorgesehen ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung,
- - 2 in einer perspektivischen Detaildarstellung die Klappenvorrichtung aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
- - 3 in einer Schnittdarstellung die Klappenvorrichtung aus 2,
und
- - 4 in einer Schnittdarstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung.
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In 1 ist ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 5 mit einem Hochvoltspeicher 6 und einer Steuerung 7 gezeigt, die Teil des Bordcomputers des Fahrzeugs 2 ist. Zum Laden des Hochvoltspeichers 6 hat das Fahrzeug 5 eine Tankvorrichtung 8, insbesondere eine Ladevorrichtung die hinter einer Öffnung 9 in der Außenhaut des Fahrzeugs 5 angeordnet ist. Ferner ist eine Klappenvorrichtung 10 mit einer Klappe 12 vorgesehen, mittels der die Öffnung 9 freigelegt und verschlossen werden kann, um die dahinterliegende Tankvorrichtung 8, insbesondere Ladevorrichtung, zu schützen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Fahrzeug 5 zusätzlich oder alternativ einen Verbrennungsmotor und einen Tank mit entsprechendem flüssigen oder gasförmigen Treibstoff aufweisen. In diesem Fall kann die Klappenvorrichtung 10 zum Verschließen einer entsprechenden Tankvorrichtung für den Treibstoff vorgesehen sein.
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Die Klappe 12 umfasst einen Scharnierarm 14 (siehe 2) mit einem einstückig angespritzten Deckel 16, der sich über die Ladevorrichtung 8 erstreckt, sowie einer lackierten Blende (nicht dargestellt), beispielsweise in Form einer Klappe, die an der Außenseite am Scharnierarm 14 befestigt ist und sich optisch in die Außenhaut des Fahrzeugs 5 einfügt, sodass die Öffnung 9 in geschlossener Position der Klappe 12 verborgen ist.
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Der Scharnierarm 14 ist an einem Scharnier 17 schwenkbar gelagert, so dass die Klappe 12 zwischen einer geöffneten Position, in der die Öffnung 9 freigeben ist, und einer geschlossenen Position (siehe 1 bis 4) verstellbar ist, in der die Öffnung 9 durch die Klappe 12 verdeckt ist.
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Die Klappenvorrichtung 10 umfasst ferner eine dem Scharnier 17 gegenüberliegend angeordnete Verriegelungseinrichtung 18 (siehe 2) mit einem Drehsteller 20 (siehe 3) und einer Antriebseinheit 22 in Form eines Elektromotors, die in einem gemeinsamen Gehäuse 24 aufgenommen sind.
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Die Verriegelungseinrichtung 18 ist abschnittsweise hinter einem Abdecktopf 19, in dem die Tankvorrichtung 8, insbesondere die Ladevorrichtung, aufgenommen ist, angeordnet, d.h. auf der der Klappe 12 entgegengesetzten Seite des Abdecktopfs 19. Der Drehsteller 20 erstreckt sich hierbei durch eine Ausnehmung 21 im Abdecktopf 19 zur Klappe 12.
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Mittels der Antriebseinheit 22 ist der Drehsteller 20 zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung verstellbar. Die Antriebseinheit 22 ist mit der Steuerung 7 signalübertragen verbunden und über diese steuerbar.
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Der Scharnierarm 14 ist auf bekannte Weise über einen Rastmechanismus 25 (siehe auch 4) mit dem Drehsteller 20 gekoppelt. Der Rastmechanismus 25 ist am dem Scharnier 17 entgegengesetzten Ende des Scharnierarms 14 sowie gegenüberliegend dem Drehsteller 20 vorgesehen. Hierbei wird beim Schließen der Klappe 12 der Drehsteller 20 aus der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung verstellt bzw. eingedrückt. In der eingefahrenen Stellung verrastet der Drehsteller 20 mit dem Rastmechanismus 25 und verriegelt und/oder hält die Klappe 12 in der geschlossenen Stellung, wodurch die Klappe 12 in dieser verriegelten Position fest verschlossen ist. Wird der Drehsteller 20 in die ausgefahrene Stellung verstellt, wird die Verriegelung gelöst und die Klappe 12 freigegeben, so dass die Klappe 12 in eine geöffnete Position oder die geschlossene bzw. verriegelte Position verstellbar ist.
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Um zu ermitteln, ob sich die Klappe 12 in der geschlossenen und/oder verriegelten Position befindet, umfasst die Klappenvorrichtung 10 eine Zustandserkennungseinrichtung 26 mit einem ersten Schaltelement 28 und einem zweiten Schaltelement 30, die einen Schalter 32 bilden. Das erste Schaltelement 28 ist dabei Teil der Verriegelungseinrichtung 18, während das zweite Schaltelement 30 Teil der Klappe 12 ist.
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In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das erste Schaltelement 28 ein mechanisch betätigbarer Mikroschalter, der über elektrische Leitungen 34 signalübertragend mit der Steuerung 7 verbunden ist.
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Das erste Schaltelement 28 ist am Gehäuse 24 gegenüberliegend zu einem Abschnitt 36 des Abdecktopfs 19 angeordnet, wobei der Abschnitt 36 durch eine elastische Weichkomponente 38 in Form einer Membran aus Kunststoff gebildet ist, die als Dichtung wirkt.
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Das zweite Schaltelement 30 ist ein stiftförmiger Fortsatz 40, der einstückig mit dem Scharnierarm 14 ausgebildet ist und der in der geschlossenen Position der Klappe 12 gegenüberliegend dem Abschnitt 36 sowie entgegengesetzt zum ersten Schaltelement 28 vorgesehen ist.
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Das erste und das zweite Schaltelement 28, 30 wirken auf die folgende Weise zusammen. Wird die Klappe 12 geschlossen, so drückt der Fortsatz 40 die Weichkomponente 38 in Richtung des ersten Schaltelements 28 ein. Sobald die Klappe 12 die verriegelte Position erreicht, wird der Mikroschalter 28 über die Weichkomponente 38 durch den Fortsatz 30 betätigt, sodass der Schalter 32 geschlossen ist und die verriegelte Position der Klappe 12 durch die Zustandserkennungseinrichtung 26 erkannt wird.
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Anstelle der Weichkomponente 38 kann eine Durchgangsöffnung im Abdecktopf 19 vorgesehen sein, durch die sich der Fortsatz 40 erstrecken kann, um das erste Schaltelement 28 in der verriegelten Position der Klappe 12 zu betätigen.
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Die Ausführungsform mit der Weichkomponente 38 ist jedoch bevorzugt, da auf diese Weise das erste Schaltelement 28 geschützt wird, wodurch die (Funktions-)Sicherheit erhöht ist.
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Anhand der 4 wird nun eine Klappenvorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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In dieser Ausführungsform ist das erste Schaltelement 28 in den Drehsteller 20 am dem Rastmechanismus 25 gegenüberliegenden Ende 42 integriert, während das zweite Schaltelement 30 in der geschlossenen Position der Klappe 12 gegenüberliegend dem Ende 42, und damit gegenüberliegend dem ersten Schaltelement 28, in der Klappe 12 vorgesehen ist. Der Drehsteller 20 ist beispielsweise als Stößel ausgebildet.
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Das erste Schaltelement 28 ist ein Hall-Sensor und das zweite Schaltelement 30 ein Magnet, wodurch diese einen Schalter 32 bilden, der für seine Funktion keine Berührung des ersten und des zweiten Schaltelements 28, 30 erfordert.
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Der Schalter 32 funktioniert in bekannter Weise, wobei die Steuerung 7 so eingestellt ist, dass die verriegelte Position nur dann erkannt wird, wenn sich die Klappe 12 auch tatsächlich in der verriegelten Position befindet und der Abstand zwischen dem Magneten 30 und dem Hall-Sensor 28 entsprechend gering ist.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das erste Schaltelement 28 ein Reed-Kontakt und das zweite Schaltelement 30 ein Magnet sein, wobei die beiden Schaltelemente 28, 30 derart angeordnet sind, dass der Reed-Kontakt durch den Magneten nur dann geschlossen wird, wenn sich die Klappe 12 auch tatsächlich in der verriegelten Position befindet und somit der Abstand zwischen dem Magneten und dem Reed-Kontakt entsprechend gering ist.
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Ferner kann das im Drehsteller 20 integrierte erste Schaltelement 28 ein mechanisch betätigbarer Schalter und das zweite Schaltelement 30 ein entsprechend gestalteter Fortsatz sein, der mit dem ersten Schaltelement 28 derart zusammenwirkt, dass in der verriegelten Position ein entsprechendes Signal an die Steuerung 7 übermittelt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das erste Schaltelement 28 ein Hall-Sensor oder ein Reed-Kontakt sein, der im oder am Gehäuse 24 vorgesehen ist, beispielsweise an der Stelle, an der in 3 der Mikroschalter vorgesehen ist. In diesem Fall ist das zweite Schaltelement 30 ein Magnet, der entsprechend den obigen Ausführungen mit dem ersten Schaltelement 28 zusammenwirkt. Im Gegensatz zu der Ausführungsform mit einem mechanisch betätigbaren Schalter, ist ein direkter Kontakt der beiden Schaltelemente 28, 30 nicht erforderlich, sodass der Abschnitt 36 zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltelement 28, 30 keine Weichkomponente 38 bzw. Durchgangsöffnung aufweisen muss.
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Auf diese Weise wird bei den Klappenvorrichtungen 10 sichergestellt, dass die Zustandserkennungseinrichtung 26 den Zustand der Klappe 12 fehlerfrei erkennt und eine Manipulation erschwert ist. Dies führt zu einer verbesserten Sicherheit.
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Des Weiteren kann die Klappenvorrichtungen 10 besonders kompakt gestaltet sein, da die Zustandserkennungseinrichtung 26 teilweise in der Verriegelungseinrichtung 18 untergebracht ist.
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Ferner können die elektrischen Leitungen 34 des ersten Schaltelements 28 zusammen mit den elektrischen Leitungen der Verriegelungseinrichtung 18 verlaufen, wodurch unter anderem die Herstellkosten niedrig gehalten bzw. gesenkt werden können.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten sein, d.h. die beschriebenen Merkmale sind beliebig kombinierbar.
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Wenn erkannt wird, dass die Klappe offen/geschlossen ist, können entsprechend eine Beleuchtungseinheit und/oder Ventile für einen Drucktank (falls vorhanden) betätigt werden.
