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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Klappe, insbesondere für ein Dropgate, umfassend ein Seil, welches an seinem einen Ende mit einer Seilrolle verbunden ist, welche dazu eingerichtet ist, abhängig von der Rotationsrichtung der Seilrolle, das Seil aufzuwickeln oder abzuwickeln, wobei die Seilrolle mit einer ersten übergeordneten Baugruppe, wie beispielsweise einem Fahrzeugkörper, verbunden ist, und welches an seinem anderen Ende mit einer zweiten übergeordneten Baugruppe, wie beispielsweise der Klappe, welche relativ zu der ersten übergeordneten Baugruppe schwenkbar angebracht ist, verbunden ist, und einen Aktuator, welcher dazu eingerichtet ist, die Seilrolle anzutreiben.
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Antriebseinrichtungen für Klappen, insbesondere für Dropgates, welche zum Beispiel als Schwenkklappen am Heck eines Pick-Ups angebracht sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei können die Klappen sowohl motorisch als auch händisch zwischen einer Schließstellung und einer geöffneten Stellung betätigt werden. Ein rein händisches Schließen der Klappe kann jedoch auf Grund des hohen Gewichts von Heckklappen für einen Bediener unkomfortabel sein.
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Aus der
DE 20 2015 106 598 U1 ist beispielsweise eine Antriebseinrichtung für Heckklappen von Kraftfahrzeugen bekannt, welche dazu eingerichtet ist, eine Kraftfahrzeugheckklappe zwischen einer geschlossenen Position und mindestens einer offenen Position zu verlagern. Dazu umfasst die Einrichtung zwei Aktuatoren sowie zwei Halteseile, wobei die Halteseile auf eine Betätigung der Aktuatoren hin verlängert oder verkürzt werden können und somit die Verlagerung der Heckklappe erzielt wird.
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Ferner offenbart die
DE 11 2010 003 488 T5 eine Antriebseinrichtung für Klappen basierend auf einem Scharnieraufbau, welche beispielsweise in zwei- oder mehrteiligen Multimediageräten, insbesondere Laptops, verwendet werden kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinrichtung für eine Klappe bereitzustellen, welche ein komfortables Betätigen der Klappe ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebseinrichtung für eine Klappe, insbesondere für ein Dropgate, gelöst, umfassend
ein Seil, welches an seinem einen Ende mit einer Seilrolle verbunden ist, welche dazu eingerichtet ist, abhängig von der Rotationsrichtung der Seilrolle, das Seil aufzuwickeln oder abzuwickeln, wobei die Seilrolle mit einer ersten übergeordneten Baugruppe, wie beispielsweise einem Fahrzeugkörper, verbunden ist, und welches an seinem anderen Ende mit einer zweiten übergeordneten Baugruppe, wie beispielsweise der Klappe, welche relativ zu der ersten übergeordneten Baugruppe schwenkbar angebracht ist, verbunden ist,
einen Aktuator, welcher dazu eingerichtet ist, die Seilrolle anzutreiben, und einen Torsionsstab, welcher dazu eingerichtet ist, auf eine Eingabe einer Torsionskraft in den Torsionsstab hin, ein entsprechendes Gegen-Torsionsmoment zu erzeugen,
wobei der Torsionsstab ferner derart an wenigstens einer aus der ersten und der zweiten übergeordneten Baugruppe abgestützt ist, dass er zwischen einem ersten Zustand des Torsionsstabs, welcher insbesondere einer geschlossenen Stellung der Klappe an dem Fahrzeugkörper zugeordnet ist, und einem zweiten Zustand des Torsionsstabs, welcher insbesondere einer maximal geöffneten Stellung der Klappe an dem Fahrzeugkörper zugeordnet ist, verlagerbar ist,
wobei der Torsionsstab derart angeordnet ist, dass er dazu eingerichtet ist, über einen ersten Teilverlagerungsbereich eines gesamten möglichen Verlagerungsbereichs zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand des Torsionsstabs ein Drehmoment in einer ersten Richtung aufzubringen, wobei sich der erste Teilverlagerungsbereich von dem ersten Zustand des Torsionsstabs entlang des möglichen Verlagerungsbereichs in Richtung des zweiten Zustands des Torsionsstabs erstreckt,
wobei der Torsionsstab ferner derart angeordnet ist, dass er dazu eingerichtet ist, über einen zweiten Teilverlagerungsbereich des gesamten möglichen Verlagerungsbereichs ein Drehmoment in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten, Richtung aufzubringen, wobei sich der zweite Teilverlagerungsbereich von dem zweiten Zustand des Torsionsstabs entlang des möglichen Verlagerungsbereichs in Richtung des ersten Zustands des Torsionsstabs erstreckt, und
wobei der Torsionsstab ferner derart angeordnet ist, dass er dazu eingerichtet ist, über einen dritten Teilverlagerungsbereich, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Teilverlagerungsbereich angeordnet ist, kein Drehmoment aufzubringen.
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Dadurch kann zum einen erreicht werden, dass ein Schließen der Klappe, beispielsweise aus einer horizontalen Ausrichtung der Klappe, unterstützt und damit erleichtert wird, zum anderen kann durch die erfindungsgemäße Anordnung eine Kraft abgeschwächt werden, mit welcher die Klappe einen Endpunkt des Verlagerungsbereichs erreicht, beispielsweise wenn die Klappe während des Öffnens losgelassen wird. Durch das Abschwächen der Kraft beim Herunterfallen der Klappe kann insbesondere die Belastung von Lagerungskomponenten der Klappe am Fahrzeugkörper oder ähnlichem reduziert werden. Ferner kann ein Öffnen der Klappe zum Beispiel in dem Fall unterstützt werden, in welchem ein Fahrzeug in einer abschüssigen Richtung geparkt ist, wobei ein Öffnen der Klappe, zumindest anfangs, entgegen der Schwerkraft durchzuführen ist.
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Da es bei der Wirkung des Torsionsstabs darauf ankommt, dass dessen Torsionsmoment zwischen der Klappe und der Baugruppe ausgeübt wird, an welcher die Klappe angebracht ist, kann der Torsionsstab entweder an der Klappe angebracht und an der übergeordneten Baugruppe abgestützt sein oder an der übergeordneten Baugruppe angebracht und an der Klappe abgestürzt sein. Vorteilhafterweise kann der Torsionsstab so angeordnet sein, dass die Torsionsachse, um welche der Torsionsstab das Torsionsmoment ausübt, zu einer Schwenkachse der Klappe an dem Fahrzeugkörper koaxial ist.
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Insbesondere kann der Torsionsstab wenigstens einen Vorsprung aufweisen, welcher dazu eingerichtet ist, in eine Ausnehmung, welche in einer aus der ersten und der zweiten übergeordneten Baugruppe ausgebildet ist, einzugreifen, wobei ein Verlagerungsweg des Vorsprungs in der Ausnehmung dem dritten Teilverlagerungsbereich entspricht. Auf diese Weise findet über den dritten Teilverlagerungsbereich keine Abstützung des Torsionsstabs an entweder der Klappe oder dem Fahrzeugkörper statt, je nachdem an welchem Element der Torsionsstab nicht angebracht ist. Wird das Ende des dritten Teilverlagerungsbereichs erreicht, so kann der Vorsprung an einem Rand der Ausnehmung abgestützt werden, wodurch ein Beginn des ersten bzw. des zweiten Teilverlagerungsbereichs definiert wird.
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Ferner kann sich der gesamte mögliche Verlagerungsbereich des Torsionsstabs über einen Winkelbereich von mindestens 50° und höchstens 180°, insbesondere über einen Winkelbereich von etwa 90° erstrecken.
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In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Seilrolle mit einem einseitigen Freilauf versehen sein, welcher dazu eingerichtet ist, in der Rotationsrichtung der Seilrolle, in welcher das Seil auf die Seilrolle aufgewickelt wird, die Seilrolle relativ zu dem Aktuator frei drehbar zu lagern und in der anderen Rotationsrichtung der Seilrolle die Seilrolle drehfest relativ zu dem Aktuator zu lagern. Wie dies von einem einseitigen Freilauf allgemein bekannt ist, kann zwischen einem Abschnitt der Seilrolle, welcher mit dem Seil verbunden ist, und einem Abschnitt der Seilrolle, welcher mit dem Aktuator verbunden ist, eine Klemmeinrichtung angeordnet sein, welche eine relative Rotation der beiden Abschnitte zueinander in der einen Rotationsrichtung erlaubt und in der anderen Rotationsrichtung die drehfeste Lagerung der Seilrolle ausbildet. Beispielsweise können in regelmäßigen Intervallen Rastpositionen vorgesehen sein, in welchen eine als Rasteinrichtung ausgebildete Klemmeinrichtung eine relative Rotation der Seilrolle und des Aktuators verhindern kann. Vorteilhafterweise kann die Klemmeinrichtung als Kugel- oder Rollenfreilauf ausgebildet sein. Ein Kugel- oder Rollenfreilauf kann den Vorteil bieten, dass unabhängig von einer momentanen Stellung des Freilaufs, auf eine Rotation in der Sperrrichtung des Freilaufs, eine nahezu unmittelbare Klemmwirkung der Klemmeinrichtung erreicht werden kann. Eine relative Bewegung der Seilrolle gegenüber dem Aktuator in Sperrrichtung, um die Klemmeinrichtung zu betätigen, soll dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch nicht als eine „drehbare Lagerung“ angesehen werden.
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Dabei kann dem einseitigen Freilauf eine Spiralfeder zugeordnet sein, welche dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment auf die Seilrolle in der Aufwickelrichtung der Seilrolle auszuüben, so dass die Seilrolle relativ zu dem Aktuator rotiert wird, wenn die Seilspannung nachlässt. Dies kann es ermöglichen, dass, wenn, beim motorischen Schließen der Klappe, diese zusätzlich händisch in Richtung der Schließposition bewegt wird, eine nachlassende Seilspannung durch die Spiralfeder ausgeglichen wird. Dabei kann sich die Seilrolle unter Ausnutzung des einseitigen Freilaufs gegenüber dem Aktuator verlagern. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Seil eine Führung der Seilrolle verlassen kann. Natürlich kann anstelle einer Spiralfeder auch ein anderes elastisches Vorbelastungselement eingesetzt werden.
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Beispielsweise kann der Aktuator einen Elektromotor und eine mit der Ausgabeseite des Elektromotors verbundene Schnecke umfassen, welche mit einem Schneckenrad kämmt, welches einen Abschnitt der Seilrolle bildet. Das Schneckenrad kann mit der Seilrolle verbunden oder mit dieser einstückig ausgebildet sein.
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Die Antriebseinrichtung kann ferner wenigstens eine Umlenkrolle umfassen, über welche das Seil zwischen der Seilrolle und der zweiten übergeordneten Baugruppe verläuft. Durch das Anordnen einer Umlenkrolle können Kraftvektoren von Kräften, welche innerhalb des Seils wirken, umgelenkt werden, so dass insbesondere die an den Seilenden wirkenden Kräfte in einer bevorzugten Richtung auf einen entsprechenden Befestigungspunkt einwirken können. Ferner kann dadurch ein freies Positionieren von zugehörigen Komponenten, insbesondere der Seilrolle und/oder des Aktuators, ermöglicht werden.
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Die Seilrolle muss dabei nicht vollständig kreisförmig ausgebildet sein, sondern kann auch in Form eines Kreissegments, insbesondere eines Viertelkreissegments, ausgebildet sein. Dadurch kann ein für die Seilrolle benötigter Bauraum reduziert werden. Beispielsweise für den Fall, dass die Seilrolle als Viertelkreissegment ausgebildet ist und für eine Verlagerung um 90° eingerichtet ist, kann ein gesamter, hier halbkreisförmiger, Bauraum eingespart werden, in welchem sich die Seilrolle nicht bewegt.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Klappenanordnung, umfassend
eine Klappe,
einen Körper, an welchem die Klappe angelenkt ist, und welcher einen durch die Klappe zu schließenden Abschnitt aufweist,
eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung,
wobei der erste Zustand des Torsionsstabs einem geschlossenen Zustand der Klappe an dem Körper zugeordnet ist und der zweite Zustand des Torsionsstabs einem maximal geöffneten Zustand der Klappe an dem Körper zugeordnet ist.
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Dabei sei darauf hingewiesen, dass „maximal geöffnet“ hier „maximal erlaubt geöffnet“ bedeuten kann. Das heißt, eine maximale Öffnung der Klappe muss nicht notwendigerweise einer maximalen Öffnung des durch die Klappe zu schließenden Abschnitts entsprechen.
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Der Torsionsstab kann mit der Klappe drehfest verbunden sein, und der Torsionsstab kann einen Vorsprung aufweisen, welcher dazu eingerichtet ist, in eine an dem Körper ausgebildete Ausnehmung einzugreifen, wobei ein Verlagerungsweg des Vorsprungs in der Ausnehmung zwischen zwei Endanschlägen der Ausnehmung dem dritten Teilverlagerungsbereich entspricht, ein Anliegen des Vorsprungs gegen den einen Endanschlag der Ausnehmung einem Beginn des ersten Teilverlagerungsbereichs entspricht, welcher sich dann bis zu dem ersten Zustand des Torsionsstabs erstreckt, und ein Anliegen des Vorsprungs gegen den anderen Endanschlag der Ausnehmung einem Beginn des zweiten Teilverlagerungsbereichs entspricht, welcher sich dann bis zu dem zweiten Zustand des Torsionsstabs erstreckt.
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Ferner kann, wenn eine relativ zu dem Körper in ihrer geschlossenen Stellung angeordnete Klappe einem Winkel von 0° entspricht, der erste Teilverlagerungsbereich einem Winkelbereich von 0° bis etwa 20° entsprechen, der zweite Teilverlagerungsbereich einem Winkelbereich von etwa 40° bis maximal 180° entsprechen, und der dritte Teilverlagerungsbereich einem Winkelbereich von etwa 20° bis etwa 40° entsprechen. Das heißt, in dem Winkelbereich von 0° bis etwa 20° erzeugt der Torsionsstab ein Drehmoment in Öffnungsrichtung der Klappe, in dem Winkelbereich von etwa 20° bis etwa 40° erzeugt der Torsionsstab kein Drehmoment und in dem Winkelbereich von etwa 40° bis maximal 180° erzeugt der Torsionsstab ein Drehmoment in Schließrichtung der Klappe.
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Die Position in einem Winkelbereich von etwa 20° bis etwa 40° ist geeignet, um nach einem Ausknüpfen des Seils, das heißt einem Lösen des Seils von der Klappe, welches dann über die Spiralfeder aufwickelt, und sofern es die Scharnierkonstruktion zulässt, das Dropgate auszuhängen, um das Dropgate zum Beispiel für besondere Transportfahrten oder eine Beladung demontieren zu können. Unterhalb dieses torsionsmomentfreien Öffnungswinkels kann das Seil wieder an der Klappe eingehängt und hierfür das Seil zum Anknüpfen manuell oder elektromotorisch aus der Aufwickelposition heraus gefahren werden.
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Die Klappenanordnung kann ferner ein Anschlagseil umfassen, welches an seinem einen Ende mit dem Körper und an seinem anderen Ende mit der Klappe verbunden ist, und welches derart bemessen ist, dass das Anschlagseil bei einem Winkel zwischen der Klappe und dem Körper von etwa 180°, insbesondere von etwa 90°, gespannt ist. Das Vorsehen eines Anschlagseils kann eine zusätzliche Sicherung dafür bieten, dass die Klappe nicht über eine maximal erlaubte Öffnungsstellung hinaus verlagert wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Seil ein Anschlagselement umfassen, welches dazu eingerichtet ist, in Bezug auf den Schließwinkel der Klappe an dem Körper von 0°, bei einem Winkel zwischen der Klappe und dem Körper von etwa 180°, insbesondere von etwa 90°, mit einem Gegenanschlag in Kontakt zu treten, um so Kräfte, welche auf denjenigen Abschnitt des Seils ausgeübt werden, welcher sich zwischen dem Anschlagselement und der Klappe erstreckt, davon abzuhalten, in die Seilrolle eingeleitet zu werden. Das heißt, dadurch, dass das Seil mit dem Anschlagselement an dem Gegenanschlag anliegt, können Kräfte von der Klappe in das Seil eingeleitet und dann an dem Anschlagselement aus dem Seil und in den Gegenanschlag eingeleitet werden. Der Gegenanschlag kann zum Beispiel durch eine Umlenkrolle, über welche das Seil verläuft, oder durch einen Abschnitt an dem Körper ausgebildet sein, durch welchen das Seil hindurchgeführt ist. Somit können Kräfte an demjenigen Abschnitt des Seils, welcher sich von dem Anschlagselement zu der Seilrolle erstreckt, reduziert werden und dadurch kann eine Belastung der Seilrolle reduziert werden. Das Anschlagselement kann beispielsweise als ein mit dem Seil verbundener Schraubnippel ausgebildet sein.
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Dabei kann die Seilrolle eine Vertiefung aufweisen, welche dazu geeignet ist, das Anschlagselement aufzunehmen, wenn das Seil mit dem zugeordneten Abschnitt auf der Seilrolle aufgewickelt ist. Insbesondere kann die Vertiefung zur Aufnahme des Schraubnippels ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen in größerem Detail beschrieben werden. Es stellt dar:
- 1 eine Seitenquerschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
- 2 eine Seitenquerschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung mit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
- 3 die erfindungsgemäße Klappenanordnung gemäß 1 oder 2, welche in einem ersten Verlagerungsbereich angeordnet ist;
- 4 die erfindungsgemäße Klappenanordnung gemäß 1 oder 2, welche in einem dritten Verlagerungsbereich angeordnet ist;
- 5 die erfindungsgemäße Klappenanordnung gemäß 1 oder 2, welche in einem zweiten Verlagerungsbereich angeordnet ist;
- 6 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung; und
- 7 ein Flussdiagramm von möglichen Handlungsabläufen beim Öffnen/Schließen der Klappenanordnung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Klappenanordnung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Klappenanordnung 10 umfasst eine Klappe 12 und einen Fahrzeugkörper 14, wobei die Klappe 12 über ein Scharnier 16 mit einer zugehörigen Schwenkachse X relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 schwenkbar ist. Die an dem Heck des Fahrzeugkörpers 14 angebrachte Klappe 12 kann als ein sogenanntes Dropgate bezeichnet werden.
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Die Klappenanordnung 10 umfasst ferner eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 18, welche wiederum eine Seilrolle 20 und ein Seil 22 umfasst, welches an seinem einen Ende mit der Seilrolle 20 und an seinem anderen Ende mit der Klappe 12 verbunden ist. Das Seil 22 verläuft zwischen der Seilrolle 20 und der Klappe 12 über eine Umlenkrolle 24 derart, dass sich das Seil 22 zunächst von der Seilrolle 20 bis zu der Umlenkrolle 24 im Wesentlichen horizontal erstreckt und von der Umlenkrolle 24 zu der Klappe 12 in etwa in einem Winkel von 45° relativ zur Horizontalen verläuft.
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Des Weiteren ist zwischen der Klappe 12 und dem Fahrzeugkörper 14 ein Anschlagseil 26 angeordnet, welches in der in 1 dargestellten Ausrichtung der Klappenanordnung 10 gespannt ist, so dass die maximal erlaubte Öffnung der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 einer horizontalen Ausrichtung der Klappe 12 entspricht. In anderen Worten, da der geschlossene Zustand der Klappe 12 an dem Fahrzeugkörper 14 einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung der Klappe 12 in 1 entspricht, beträgt ein möglicher Verlagerungsbereich der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 um die Schwenkachse X im Wesentlichen 90°.
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Rotiert die Seilrolle 20, wie in 1 dargestellt, nun entgegen dem Uhrzeigersinn, so wird das Seil 22 auf die Seilrolle 20 aufgewickelt und die Klappe 12 wird in Richtung ihrer Schließstellung verlagert. Rotiert die Seilrolle 20 in 1 im Uhrzeigersinn, so wird die Klappe 12 in Richtung der in 1 dargestellten Orientierung abgesenkt.
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In 2 ist die Klappenanordnung 10 in einer zu 1 analogen Ausrichtung dargestellt. Anstatt der scheibenförmigen Seilrolle 20 aus 1 umfasst die Antriebseinrichtung 18 gemäß 2 eine Seilrolle 28, welche als Viertelkreissegment ausgebildet ist. Wie in 2 zu erkennen ist, ist die Klappe 12 in ihrer relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 maximal erlaubten Öffnung ausgerichtet und der Viertelkreis der Seilrolle 28 nimmt, in Bezug auf eine Rotationsachse A der Seilrolle 28, in 2 das obere rechte Viertel eines imaginären vollständigen Kreises um die Rotationsachse A ein. Dabei kann ein Radius des Viertelkreissegments derart ausgelegt sein, dass die Seilrolle 28 im vollständig geschlossenen Zustand der Klappe 12 an dem Fahrzeugkörper 14 das obere linke Viertel des imaginären vollständigen Kreises um die Rotationsachse A einnimmt. Folglich wird der Bauraum, welcher durch die unteren beiden Viertel des imaginären vollständigen Kreises um die Rotationsachse A definiert ist, nicht zur Verlagerung der Seilrolle 28 benötigt.
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Mit dem Seil 22 ist in der Ausführungsform gemäß 2 ein Anschlagselement 30 fest verbunden. Erreicht die Klappe 12 ihre maximal erlaubte Öffnungsstellung, tritt das Anschlagselement 30 mit einem Gegenanschlag 32 in Kontakt, so dass der Abschnitt des Seils 22, welcher sich zwischen dem Anschlagselement 30 und der Klappe 12 erstreckt, zugleich als Anschlagseil fungiert. Um ein gleichmäßiges Aufwickeln des Seils 22 auf die Seilrolle 28 zu ermöglichen, weist die Seilrolle 28 an ihrem Umfang eine Ausnehmung 34 auf, welche dazu eingerichtet ist, das Anschlagselement 30 aufzunehmen.
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In 3 ist die Klappe 12 in ihrer vollständig geschlossenen Stellung relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 dargestellt. An der Klappe 12 ist ein Torsionsstab 36 angebracht. Der Torsionsstab 36 weist, in einer allgemein bekannten Weise, zwei Verbindungsabschnitte auf, zwischen welchen, wenn gegeneinander verlagert, der Torsionsstab 36 ein Rückstellmoment erzeugt. Der Torsionsstab 36 ist mit einem seiner Verbindungsabschnitte mit der Klappe 12 verbunden und an dem anderen seiner Verbindungsabschnitte ist ein Vorsprung 38 angeordnet. Der Vorsprung 38 greift in eine, zum Beispiel schlitzartige, Ausnehmung 40 ein, gegen deren in 3 untere Begrenzung der Vorsprung 38 anliegt, so dass der Torsionsstab 36 ein Rückstellmoment erzeugt, welches die Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 in Richtung ihrer Öffnungsstellung drängt. Dass der Torsionsstab 36 die Klappe 12 in Richtung ihrer Öffnungsstellung ungewollt verlagert, kann beispielsweise durch einen Verriegelungsmechanismus verhindert werden, welcher zwischen der Klappe 12 und dem Fahrzeugkörper 14 wirkt. Ein Verlagerungsbereich der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 aus der in 3 dargestellten Schließstellung, welche als ein Winkel von 0° angesehen werden kann, bis zu derjenigen Stellung der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14, in welcher der Vorsprung 38 gerade mit der unteren Begrenzung der Ausnehmung 40 außer Kontakt tritt, kann als ein erster Teilverlagerungsbereich betrachtet werden.
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In 4 ist die Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 derart um die Schwenkachse X verschwenkt, dass der Vorsprung 38 weder gegen die untere Begrenzung der Ausnehmung 40 noch gegen die obere Begrenzung der Ausnehmung 40 anliegt. In diesem Zustand erzeugt der Torsionsstab 36 kein Rückstellmoment, welches auf die Klappe 12 einwirkt. Derjenige Verlagerungsbereich der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14, welcher sich zwischen der Stellung der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14, in welchem der Vorsprung 38 gerade außer Kontakt mit der unteren Begrenzung der Ausnehmung 40 getreten ist, bis hin zu der Stellung der Klappe 12 relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 erstreckt, kurz bevor der Vorsprung 38 mit einer oberen Begrenzung der Ausnehmung 40 in Kontakt tritt, kann als ein dritter Teilverlagerungsbereich betrachtet werden.
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In 5 ist die Klappe 12 in ihrer vollständig geöffneten Stellung, so wie auch in 1 und 2 dargestellt, gezeigt. Der Vorsprung 38 liegt dabei gegen die obere Begrenzung der Ausnehmung 40 an. Dadurch erzeugt der Torsionsstab 36 ein Rückstellmoment, welches die Klappe 12 in Richtung ihrer Schließstellung relativ zu dem Fahrzeugkörper 14 drängt. Der Verlagerungsbereich zwischen der Stellung, in welcher der Vorsprung 38 mit der oberen Begrenzung der Ausnehmung 40 gerade in Kontakt tritt, und der Stellung der Klappe 12 in ihrer vollständig geöffneten Stellung, kann als ein zweiter Teilverlagerungsbereich angesehen werden.
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In 6 ist die Seilrolle 20 der Antriebseinrichtung 18 in größerem Detail dargestellt. Die Seilrolle 20 weist an ihrem äußeren Umfang eine umlaufende Nut 42 auf, in welcher das Seil 22 geführt aufgenommen werden kann. In der in 6 dargestellten Ausführungsform ist die Seilrolle 20 über einen einseitigen Freilauf 44 derart mit einem Schneckenrad 46 verbunden, dass der Freilauf 44 eine relative Rotation der Seilrolle 20 relativ zu dem Schneckenrad 46 in einem ersten Drehsinn erlaubt und eine relative Rotation der Seilrolle 20 zu dem Schneckenrad 46 in einem zweiten, dem ersten Drehsinn entgegengesetzten Drehsinn verhindert. Zwischen der Seilrolle 20 und dem Schneckenrad 46 ist ferner eine Spiralfeder 48 angeordnet, welche die Seilrolle 20 relativ zu dem Schneckenrad 46 in Richtung des durch den Freilauf 44 gesperrten Drehsinns vorbelastet.
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Wird beispielsweise beim Aufwickeln des Seils 22 auf die Seilrolle 20 die Klappe 12, zusätzlich zu einer motorischen Bedienung der Klappe, händisch in ihrer Schließrichtung verlagert, so kann durch die Vorbelastung der Spiralfeder 48 und die Wirkung des Freilaufs 44 die nachlassende Seilspannung derart ausgeglichen bzw. freies Seil 22 aufgenommen werden, dass sich die Seilrolle 20 relativ zu der Antriebsgeschwindigkeit des Schneckenrads 46 schneller bewegt. Sobald die Seilspannung des Seils 22 wieder einen vorbestimmten Wert erreicht bzw. überschreitet, kann die Spiralfeder 48 erneut vorgespannt werden.
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Mit dem Schneckenrad 46 ist eine Schnecke 50 verbunden, welche durch einen elektrischen Motor 52 derart angetrieben werden kann, dass eine Rotation der Schnecke 50 eine Rotation des Schneckenrad 46 und damit der Seilrolle 20, entsprechend der Rotationsrichtung der Schnecke 50, hervorruft.
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Selbstverständlich ist die voranstehend beschriebene Anordnung auch auf die viertelkreisförmige Seilrolle 28 oder anderweitige als Seilrollen einsetzbare Ausführungsformen anwendbar.
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In 7 ist nun ein Flussdiagramm dargestellt, welches mögliche Handlungsabläufe beim Öffnen/Schließen der Klappenanordnung darstellt. Ausgehend von einem geschlossenen Dropgate, das heißt, dass die Klappe / das Dropgate der Klappenanordnung in einem Schloss an dem Fahrzeugkörper verriegelt ist (Schritt S101 in 7), wird in dieser geschlossenen Stellung die Seilspannung durch den Freilauf und die Spiralfeder in der Seiltrommel erzeugt. Wird das Schloss entriegelt und das Dropgate über die Wirkung der oben beschriebenen Torsionsfeder aus der Schließstellung heraus verlagert, so wird der Freilauf in seiner Sperrrichtung rotiert, das heißt der Freilauf wird geschlossen, und das Seil wird von der Seilrolle über den Aktuator abgewickelt oder, falls der Aktuator die Seilrolle in Relation zu der Verlagerung des Dropgates nicht ausreichend schnell zum Abwickeln des Seils rotiert, wird der Antrieb/Aktuator über das Seil durch die Verlagerung des Dropgates mitgezogen (Schritt S102).
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In einem ersten Fall von Schritt S103 wird der Antrieb stromlos betätigt, das heißt die Klappe wird manuell geöffnet und der Aktuator wird passiv mitgezogen. Dabei verbleibt der Freilauf geschlossen und der Aktuator wird über die Seilkraft betätigt. Ist das Dropgate am Ende seiner Verlagerung in der offenen Stellung angekommen oder wurde in einer Zwischenstellung angehalten, beispielsweise durch Kontakt mit einem Hindernis, bleibt das Seil über den Freilauf und die Spiralfeder gespannt (Schritt S104).
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In einem zweiten Fall (Schritt S105) wird der Aktuator zum Antreiben der Seilrolle aktiv betätigt. In diesem Fall wird die Klappe durch das Abwickeln des Seils von der Seilrolle auf Grund der Wirkung des Aktuators geöffnet. Das heißt, das Seil wird abgelassen, der Freilauf ist geschlossen und die Spiralfeder hält das Seil auf Spannung. Erreicht das Dropgate nun die offene Position oder liegt, wie oben beschrieben, gegen ein Hindernis an (Schritt S106) schaltet der Freilauf die Seiltrommel frei, so dass der Antrieb frei weiterdreht und das Seil dadurch gespannt bleibt. In einem darauf folgenden Schritt S107 kann der Aktuator im Freilauf nach drehen, wodurch Komponenten des Getriebes geschützt werden können, ohne dass es zu einer maßgeblichen Abnahme der Seilspannung kommt.
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Anschließend verläuft der Handlungsablauf zu dem oben erwähnten Schritt S104, in welchem das Seil über den Freilauf und die Spiralfeder gespannt wird.
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Alternativ zu dem Schritt S106, kann beim aktiven Betreiben des Aktuators, um das Dropgate zu öffnen (Schritt S105), das Dropgate zusätzlich derart manuell in Richtung der offenen Position verlagert werden, dass eine Geschwindigkeit des manuellen Öffnens die Geschwindigkeit der motorischen Antriebsgeschwindigkeit des Aktuators übersteigt. In diesem Fall wird der Freilauf geschlossen und der Antrieb wird durch das manuelle Verlagern des Dropgates mitgezogen. Dabei kann es zu einer erhöhten Seilspannung kommen. Anschließend folgt der oben beschriebene Schritt S106.
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Ferner kann ein aktives Betätigen des Aktuators und damit ein Antrieb der Seilrolle auch aktiv gestoppt werden (Schritt S108), bevor die Klappe die offene Position erreicht hat oder mit einem Hindernis in Kontakt getreten ist. Wie auch während des Abwickelns des Seils, wird auch hier das Seil durch die Spiralfeder auf Spannung halten. Anschließend kann das aktive Antreiben des Aktuators (Schritt S105) fortgesetzt werden oder aber das Dropgate kann manuell weiter geöffnet werden (Schritt S103) (in 7 nicht dargestellt). Alternativ kann der Aktuator in einem Schritt S109 derart angetrieben werden, dass das Dropgate durch die Wirkung des Aktuators, das heißt ein durch ein motorisches Aufwickeln des Seils auf die Seilrolle, in Richtung seiner geschlossenen Stellung verlagert wird. Dabei wird der Freilauf geschlossen und das Seil wird auf die Seilrolle aufgewickelt. Am Ende des Verlagerungswegs erreicht das Dropgate wieder seine Schließstellung gemäß dem eingangs beschriebenen Schritt S101.
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Auch beim Schließen des Dropgates unter der Wirkung des Aktuators, analog zu dem motorischen Öffnen des Dropgates, kann auch hier händisch derart auf die Klappe eingewirkt werden, dass eine Verlagerungsgeschwindigkeit der Klappe in Richtung der Schließstellung diejenige Geschwindigkeit übersteigt, mit welcher der Aktuator das Seil auf die Seilrolle aufgewickelt. In diesem Fall wird eine nachlassende Seilspannung über den Freilauf und die Spiralfeder kompensiert, so dass das Seil mit einer größeren Geschwindigkeit auf die Seilrolle aufgewickelt werden kann als es die Wirkung des Aktuators alleine zulassen würde (Schritt S110). Anschließend kehrt der Handlungsablauf zu dem Schritt S101 zurück, wenn das Dropgate seine Schließstellung erreicht hat.
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Natürlich kann dieses manuelle Schließen auch ohne ein vorheriges Aktivieren des Aktuators, um das Dropgate zu schließen, stattfinden, zum Beispiel direkt, während der Aktuator noch in der Öffnungsrichtung des Dropgates betätigt wird. Analog zu Schritt S110, wird auch in diesem Fall das Seil über den Freilauf und die Spiralfeder auf die Seilrolle aufgewickelt, so dass ein Durchhängen des Zugseils verhindert werden kann.
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In vielen Fällen wird das Dropgate in seine geöffnete Position verlagert werden (Schritt S104), um beispielsweise Objekte auf eine Ladefläche eines Pick-Ups zu laden, und dem Schritt S104 folgend wird das Dropgate dann entweder elektrisch geschlossen (Schritt S109) oder manuell geschlossen (Schritt S1 12), wobei in dem Schritt S112 der Freilauf geöffnet wird und die Spiralfeder das Seil auf die Seilrolle aufwickelt. Anschließend erreicht das Dropgate wieder seine geschlossene Stellung (S101).
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Natürlich kann der Schritt S112 auch direkt auf den Schritt S108 folgen (in 7 nicht dargestellt).
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Es sei an dieser Stelle nachgetragen, dass mit dem Aktuator eine Erfassungseinrichtung verbunden sein kann, welche beispielsweise dazu eingerichtet ist, eine Stellung der Klappe, insbesondere eine Schließstellung, zu erfassen, um zum Beispiel den Aktuator zu deaktivieren oder zu aktivieren.
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Ferner sei an nachfolgend die Funktion der Kombination „Seil, Seiltrommel, Freilauf, motorischer Antrieb“ nochmals in anderen Worten zusammengefasst: Die Spiralfeder kann vorzugsweise immer eine Federvorspannung aufweisen, die niedrigste Federvorspannung bei aufgewickeltem Seil und geschlossener Klappe, die höchste Federvorspannung bei abgewickeltem Seil und geöffneter Klappe. Um dieses resultierende Schließmoment aus der Spiralfeder an der Klappe kompensieren zu können, wird anfangs die Torsionsfeder mit einem Öffnungsmoment an der Klappe und bei größerem Öffnungswinkel der Klappe dann das resultierende Öffnungsmoment aus der Klappenschwerpunktslage (minus dem jetzt aber dann schließenden Torsionsfedermoment) benötigt, um weiterhin die Spiralfeder abzuwickeln.
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Der Freilauf kann insbesondere innen in der Seiltrommel angeordnet sein und eine elektromotorisch angetriebene Seiltrommelachse mit der Seiltrommel verbinden. Wird die Seiltrommelachse in der Aufwickelrichtung des Seils elektromotorisch angetrieben, ist das die Sperrrichtung des Freilaufs und die äußere Seiltrommel wird mitgenommen, dreht sich ebenfalls in der Aufwickelrichtung des Seils und wickelt das Seil auf, d.h. die Klappe schließt.
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Steht die Klappe offen und die Seiltrommelachse wird nicht elektromotorisch in der Aufwickelrichtung des Seils angetrieben, sondern die Klappe wird manuell geschlossen, reduziert sich die Seilspannung, der Freilauf ist in dieser Drehrichtung offen und die Seiltrommel kann durch die Spiralfedervorspannung getrieben, frei in der Aufwickelrichtung des Seils drehen und das Seil auf Spannung halten bzw. aufwickeln.
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Selbst wenn man das Seil an der Klappe aushängt, um zum Beispiel das Dropgate zu demontieren, wird das Seil aufgrund der Spiralfedervorspannung versuchen, sich vollständig auf die Seiltrommel aufzulegen. Das Seil will sozusagen in den Antrieb verschwinden und muss zum erneuten Einhängen an der Klappe wieder gegen die Spiralfederkraft händisch aus dem Antrieb heraus gezogen werden.
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Der Freilauf in dieser Anordnung kann im Prinzip gleichzeitig vier Zustände aufweisen, welche immer abhängig sind von der Drehrichtung der äußeren Seiltrommel zur inneren angetriebenen Seiltrommelachse und von der Geschwindigkeit und Größe der Seilspannung der äußeren Seiltrommel zu der inneren Seiltrommelachse.
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Diese Zustände sind:
- 1. Seiltrommelachse angetrieben in der Aufwickelrichtung des Seils, Seiltrommelachse dreht schneller als Seiltrommel, Freilauf ist geschlossen, Seiltrommel wird mit Drehzahl der Seiltrommelachse mitgenommen, Seil wickelt auf, Klappe schließt;
- 2. Seiltrommelachse angetrieben in der Aufwickelrichtung des Seils, Seiltrommelachse dreht langsamer (oder steht) als Seiltrommel (zum Beispiel gibt ein schnelles manuelles Klappenschließen eine hohe Seiltrommeldrehzahl), Freilauf öffnet, Seiltrommel dreht schneller als Seiltrommelachse (durch die Spiralfeder), Seil wird schnell aufgewickelt, Seilspannung bleibt immer erhalten;
- 3. Seiltrommelachse angetrieben in der Abwickelrichtung des Seils, Seilspannung durch Öffnungsmoment an der Klappe ausreichend hoch, Freilauf geschlossen, der Seiltrommel wird mit der Geschwindigkeit der Seiltrommelachse in der Abwickelrichtung des Seils das Abwickeln des Seils erlaubt. Auch bei noch so hohem Öffnungsmoment Klappe=Seilkraft, kann die Seiltrommel nicht schneller abwickeln als mit der Geschwindigkeit der Seiltrommelachse, Freilauf ist zu, „motorisch gebremste Öffnungsgeschwindigkeit“
- 4. Seiltrommelachse angetrieben in der Abwickelrichtung des Seils, Seilspannung durch Öffnungsmoment an der Klappe zu gering (z.B. wird die Klappe am Öffnen gehindert), bei fehlendem Öffnungsmoment und so stark reduzierter Seilspannung überwiegt die Spiralfeder, welche aufwickeln will, Freilauf öffnet, die Seiltrommel wird stehen bleiben und bei Bedarf in der Aufwickelrichtung des Seils bis zu der zu der Spiralfederkraft gehörenden Seilspannung aufwickeln, selbst während die Seiltrommelachse in der Abwickelrichtung des Seils motorisch angetrieben wird.
