DE102021122616A1

DE102021122616A1 - Scharnier sowie Tank- oder Ladeklappensystem

Info

Publication number: DE102021122616A1
Application number: DE102021122616.3A
Authority: DE
Inventors: Insoo Ha
Original assignee: HBPO GmbH
Current assignee: HBPO GmbH
Priority date: 2021-09-01
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2023-03-02
Also published as: US20230061089A1; CN115726645A

Abstract

Das Scharnier zum Öffnen und Schließen einer Tank- oder Ladeklappe weist zwei gelenkig miteinander verbundene Hebelarme auf. Ein erster Hebelarm ist zur Anbindung an einer Tank- oder Ladeklappe und ein zweiter Hebelarm ist zur Anbindung an einem an einem Fahrzeug befestigten Bauteil ausgebildet. Es ist ein Antrieb vorgesehen, um die beiden Hebelarme relativ zueinander um eine Schwenkachse zu verschwenken. Der Antrieb ist ein Aktor, welcher an oder in einem der Hebelarme aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scharnier nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Kraftfahrzeugen ist grundsätzlich bekannt, Tank- oder Ladeklappen, die einen Tankeinfüllstutzen bzw. eine fahrzeugseitige Steckdose zur Aufnahme eines Ladekabels verdecken, über einen elektrischen Antrieb aus einer Verschlussstellung in eine Öffnungsstellung und umgekehrt zu bewegen. Ein solches System ist beispielsweise aus DE 10 2019 109 713 A1 bekannt. Dort wird eine entsprechende Tank- oder Ladeklappe in Gestalt eines Deckels über einen Linearaktor aus einer Verschlussstellung in eine Öffnungsstellung verbracht. Der verwendete Antrieb schiebt den Deckel vor die entsprechende Tank- oder Lademulde und verschließt so die Öffnung.
Des Weiteren sind Systeme bekannt, bei denen beispielsweise auf der Innenseite der Karosserie komplizierte Hebel und Zahnradmechaniken vorgesehen sind, die über einen entsprechenden Antrieb das Öffnen bzw. Schließen der Tank- oder Ladeklappe ermöglichen.
Die letztgenannten Systeme sind im Aufbau sehr kompliziert, das erstgenannte System weist vor allem optische Nachteile auf, denn die Verschiebemimik geht auf Kosten des Fugenbilds, welches sich zwischen der Tank- oder Ladeklappe und der übrigen Karosserie ergibt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Scharnier und ein entsprechendes Tank- oder Ladeklappensystem zu schaffen, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist und zudem die Integration weiterer vorteilhafter Funktionen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Scharnier mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Tank- oder Ladeklappensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Scharnier zum Öffnen und Schließen einer Tank- oder Ladeklappe weist zwei gelenkig miteinander verbundene Hebelarme auf, wobei ein erster Hebelarm zur Anbindung an einer Tank- oder Ladeklappe und ein zweiter Hebelarm zur Anbindung an einem an einem Fahrzeug befestigten Bauteil ausgebildet ist. Dabei ist ein Antrieb vorgesehen, um die beiden Hebelarme relativ zueinander um eine Schwenkachse zu verschwenken. Dieser Antrieb ist erfindungsgemäß ein Aktor, welcher an oder in einem der Hebelarme aufgenommen ist.
Eine aufwändige Mimik innerhalb des Fahrzeugs entfällt damit vollständig. Insbesondere werden dadurch auch fahrzeugseitige Standardisierungen im Bereich von Tank bzw. Ladesteckdose ermöglicht, wo ansonsten der Anspruch hinsichtlich der Steifigkeit oder Festigkeit und damit der daraus folgende Entwicklungsaufwand sehr hoch ist. Fahrzeugseitiger Änderungsaufwand ist damit ebenfalls deutlich reduziert. Zudem lässt sich das elektrisch betriebene Scharnier aufgrund der Integration des Aktors am oder innerhalb des Scharnier(s) von außen montieren, was insgesamt den Montageaufwand deutlich reduziert.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der in oder an dem einen Hebelarm aufgenommene Aktor einen Drehantrieb umfasst, der, insbesondere über eine Kupplung oder/und ein Zahnrad, mit dem anderen Hebelarm gekoppelt ist. Natürlich kann das erfindungsgemäße Scharnier mehr als zwei Hebelarme aufweisen. Durch den Drehantrieb des Aktors kann die Drehbewegung an einem Hebelarm direkt in die Schwenkbewegung des mit dem Hebelarm gekoppelten Hebelarms überführt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Hebelarm einen Kupplungsabschnitt, insbesondere einen Clip, zur Kupplung mit einem an einem Fahrzeug befestigten Bauteil. Bei der Montage muss dann dieser Kupplungsabschnitt lediglich in eine entsprechende Aufnahme eingesteckt werden. Bei der Ausführung als Clip geschieht dies auch vollkommen werkzeuglos, wobei die Einrastenfunktion des Clips zudem auch akustisch signalisiert, dass das Bauteil ordnungsgemäß eingebaut wurde.
Zudem kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Kupplungsabschnitts ein Stecker angeordnet ist, der zur Kupplung mit einem fahrzeugfesten Gegenelement ausgebildet und mit dem Antrieb elektrisch verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass mit der Montage des Scharniers, beispielsweise über die oben beschriebene eine Tastfunktion, gleichzeitig die elektrische Kontaktierung des Aktors mit dem Bordnetz eines Fahrzeugs erfolgt. Auch dies sorgt für zusätzliche Montageerleichterung.
Da das Scharnier auf die oben beschriebene Weise ohnehin elektrifiziert ist, bietet sich an, an oder in wenigstens einem der Hebelarme weitere Funktionen unterzubringen. Zum Beispiel kann an oder in wenigstens einem der Hebelarme wenigstens ein Sensor, insbesondere ein Berührungs- oder Umgebungssensor oder eine Radareinrichtung, und/oder wenigstens ein Lade- oder Füllstandsindikator und/oder wenigstens eine Leuchte und/oder ein Heizelement angeordnet sein. Diese Funktionen sind hilfreich, da zum einen die bedienen Sicherheit verbessert wird, zum anderen für den Benutzer wertvolle Informationen über den Ladezustand bzw. Füllzustand gewonnen werden können. Zudem ist diese Lösung hoch integrativ, da die genannten Funktionen alle im Scharnier Platz finden, sodass zu deren Unterbringung kein zusätzlicher Bauraum erforderlich ist. Zudem unterstützen gerade Beleuchtungssysteme auch die Handhabung beim Laden bzw. Tanken.
Ferner betrifft die Erfindung ein Tank- oder Ladeklappensystem, welches eine Tank- oder Ladeklappe und ein daran angebrachtes, oben beschriebenes Scharnier, aufweist. Dieses Tank- oder Ladeklappensystem lässt sich modularisieren.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Tank- oder Ladeklappensystem weiter umfasst eine mit einem Fahrzeug zu verbindende Tank- oder Lademulde mit einer Öffnung für einen Ladestecker oder einen Tankeinfüllstutzen sowie mit einer Aufnahme, in welcher ein Hebelarm des Scharniers angebracht oder anzubringen ist. Diese Komponenten können je nach Fahrzeugtyp entsprechend angepasst werden, wobei die Tank- oder Ladeklappe und die entsprechende Tank- oder Lademulde nach Fahrzeugtyp vorgesehen werden. Das Scharnier kann dann ein Standardbauteil sein, welches dann mit den entsprechenden Tank- oder Ladeklappen und den Tank- oder Lademulden verbunden wird.
Die Materialwahl ist grundsätzlich beliebig. Wenigstens die Tank- oder Ladeklappe und/oder einer der oder alle Hebelarme und/oder die Tank- oder Lademulde können aus einem Kunststoffmaterial und/oder Metallmaterial, insbesondere Stahlmaterial und/oder Aluminiummaterial und/oder Gussmaterial, ausgebildet sein.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der Tank- oder Ladeklappe wenigstens ein Riegel angeordnet ist. Dieser ist durch den Aktor oder einen zusätzlichen, am oder im Scharnier oder der Tank- oder Ladeklappe angebrachten Aktor aus einer Öffnungsstellung in eine Verriegelungsstellung bewegbar. Damit lässt sich der die Tank- oder Ladeklappe an der Karosserie in der Verschlussstellung verriegeln, sodass das System vor dem unbefugten Zugriff durch Dritte geschützt werden kann. Bevorzugt ist ein Linearaktor vorgesehen, der den Riegel zwischen einer entriegelten Stellung und einer verriegelten Stellung bewegen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 12 näher erläutert.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tank- oder Ladeklappensystem in perspektivischer Darstellung.
2 zeigt eine Tank- oder Ladeklappe perspektivischer Darstellung von der Innenseite aus betrachtet.
3 zeigt eine Tank- oder Lademulde in perspektivischer Darstellung.
4 zeigt ein Karosserieteil 2 und eine dahinter angeordnete, fahrzeugseitig montierte Steckdose in perspektivischer Darstellung.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Scharniers in einer Öffnungsstellung.
6 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des in 5 dargestellten Scharniers.
7 zeigt das in den 5 und 6 dargestellte Scharnier in perspektivischer Darstellung in einer Verschlussstellung.
8 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Scharniers in einer Verschlussstellung.
9 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Scharniers und darin oder daran untergebrachte Komponenten.
10 zeigt eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scharniers und einer daran angebrachten Tank- oder Ladeklappe.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Scharniers in perspektivischer Darstellung.
12 zeigt das in 11 dargestellte Scharnier in einer weiteren perspektivischen Darstellung.

In den 1 bis 4 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen Tank- oder Ladeklappensystems 1 am Beispiel eines Ladeklappensystems dargestellt. Genauso lässt sich die folgende Beschreibung auch auf ein Tankklappensystem lesen. Der Ladeklappe entspricht dann eine Tankklappe, der Lademulde eine Tankmulde und dem Ladestecker 3 ein Tankstutzen.
Das System 1 wird zumeist im Bereich eines Kotflügels installiert. 2 bezeichnet dabei einen Ausschnitt der Karosserie eines Fahrzeugs, hinter welchem sich eine Ladesteckdose 3 befindet, die mit einem entsprechenden Akku im Fahrzeug verbunden ist. Der Ladestecker 3 befindet sich in einer Lademulde 4, bei der es sich im Grunde um ein Bauteil handelt, welches auf der Innenseite der Karosserie 2 installiert ist. Der Ladestecker 3 ist in der Regel an der hinter der Karosserie 2 liegenden Fahrzeugstruktur oder einem an die Fahrzeugstruktur angebrachten Bauteil 7 fixiert, 4. Wie in 3 gezeigt, umfasst eine solche Lademulde 4 beispielsweise eine Öffnung 41, durch welche die Ladesteckdose 3 hindurchreicht sowie eine Aufnahme 42, zur Aufnahme eines Scharniers 6, welches die Lademulde mit der Ladeklappe 5 verbindet. Die Ladeklappe 2 ist mit dem Scharnier 6 verbunden und weist dazu einen Verbindungsabschnitt 51 auf, 2.
Das erfindungsgemäße Scharnier 6 ist in den 5 bis 9 in einer ersten Ausführungsform näher gezeigt. Es umfasst (vgl. 5 u. 6) wenigstens zwei Hebelarme, einen ersten Hebelarm 61, der mit der Ladeklappe 3 verbunden werden kann, sowie einen zweiten Hebelarm 62, der am ersten Arm 61 um eine Schwenkachse A schwenkbar angelenkt ist. Am freien Ende des zweiten Hebelarms 62 ist ein Kupplungsabschnitt 63 angebracht, mit welchem er sich bevorzugt als Clip oder Stecker in die Aufnahme 42 der Lademulde 4 (vgl. 3) einbringen lässt. Der Kupplungsabschnitt 63 kann über die mechanische Kupplung hinaus auch eine elektrische Kupplung in Gestalt eines Steckers 11 umfassen, die beim Einstecken des Kupplungsabschnitts 63 in die Aufnahme 42 der Lademulde 4 gleichzeitig eine elektrische Verbindung zur Fahrzeugelektrik schafft. Wie man aus 6 erkennt, umfasst der Hebelarm 61 eine Aufnahme 64, in welcher ein Aktor 8 untergebracht ist. Dieser ist über eine elektrische Verbindung 10, beispielsweise ein Kabel, mit dem Stecker 11 und bei ordnungsgemäßem Einbau in eine Lademulde 4 mit der Fahrzeugelektrik verbunden. Auf diese Weise kann der Aktor 8 mit Spannung versorgt werden. Dieser Aktor 8 umfasst bevorzugt einen Drehantrieb, der dafür sorgt, dass der Hebelarm 61 bei Betätigung des Aktors 8 relativ zum Hebelarm 62 verschwenkt wird. In den 5 und 6 ist die geöffnete Stellung des Scharniers 6 dargestellt, in den 7 und 8 die geschlossene Stellung, bei der die Ladeklappe sich in das Fugenbild der Karosserie einpasst.
Die Explosionsdarstellung in 9 verdeutlicht noch einmal, dass bei vorhandener Spannungsversorgung im Scharnier dieselbe nicht nur zu Betätigung des Aktors 8 verwendet werden kann, sondern auch zur Versorgung oder zum Datentransport weiterer Komponenten. So kann beispielsweise ein Sensor 9, beispielsweise in der Aufnahme 64, angeordnet sein, der unterschiedliche Funktionen haben kann, beispielsweise Radar und/oder als ein Berührungs- oder Umgebungssensor ausgebildet sein kann.
Ferner können auch Leuchten oder Anzeigen 65, 66, 69 in einem der Hebelarme 61, 62 vorgesehen sein, die beispielsweise auch als ein Lade- oder Füllstandsindikator 65, oder Bodenbeleuchtung 69 oder Beleuchtung 66 der Lademulde 4 ausgebildet sein können. Konstruktiv kann der Hebelarm 62 aus zwei Hälften 62a und 62b zusammengesetzt sein, wie dies in der Explosionsdarstellung in 9 zu erkennen ist. Dies erlaubt eine einfachere Montage des erfindungsgemäßen Scharniers 6.
Die erfindungsgemäße Ladeklappe 5 kann, wie in 10 gezeigt, selbst auch aufgrund der elektrischen Spannungsversorgung des Scharniers 6 weitere elektrische Funktionen aufweisen. So kann zum Beispiel ein in Richtung des Doppelpfeils verschieblicher Riegel 52, im gezeigten Beispiel sind des bevorzugt zwei solche Riegel 52, vorgesehen sein, die über den Aktor 8 im Scharnier 6 oder einem separaten Aktor (nicht gezeigt) verschoben werden können. Die freien Enden 52a der gezeigten Scharniere greifen dann in einer Verriegelungsstellung hinter die Innenseite der Karosserie oder einer entsprechenden Riegelaufnahme (nicht gezeigt). Natürlich müssen die Riegel nicht als linear verschiebliche Bauteile ausgebildet sein, Drehfallen oder Riegel mit Drehbewegung sind ebenfalls denkbar.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Scharnier auch mit weiteren Funktionen versehen werden. In den 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scharniers 60 dargestellt, die sich von dem in den 5 bis 8 dargestellten Scharnier dadurch unterscheidet, dass sich im Bereich des ersten Hebelarms 61 in einer entsprechenden Gehäuseerweiterung 67 noch eine Heizeinrichtung 68 befindet. Andere Funktionen, insbesondere die oben genannten Funktionen einschließlich des Aktors 8, können auch in dieser Gehäuseerweiterung 67 untergebracht sein. Die Heizeinrichtung 68 dient vor allem dazu, das Öffnen der Ladeklappe 5 auch bei Frostsituationen, in denen die Ladeklappe 2 möglicherweise festgefroren und damit unbeweglich ist, zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Scharnier 6, 60 ermöglicht eine hohe Integration verschiedener Funktionen, die im Bereich der Tank- oder Ladeklappe eines Kraftfahrzeugs erforderlich sind oder benötigt werden. Es ermöglicht auch die Ausbildung als standardisiertes Bauteil, um dann im Rahmen eines Baukastensystems mit einer Lade- oder Tankmulde und einer Lade- oder Tankklappe und letztlich der Fahrzeugstruktur verbunden zu werden. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Scharnier auch vom Fahrzeugtyp unabhängig in größerer Stückzahl vorgehalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019109713 A1 [0002]

Claims

Scharnier (6, 60) zum Öffnen und Schließen einer Tank- oder Ladeklappe (5), aufweisend zwei gelenkig miteinander verbundene Hebelarme (61, 62), wobei ein erster Hebelarm (61) zur Anbindung an einer Tank- oder Ladeklappe (5) und ein zweiter Hebelarm (62) zur Anbindung an einem an einem Fahrzeug befestigten Bauteil (4) ausgebildet ist, wobei ein Antrieb (8) vorgesehen ist, um die beiden Hebelarme (61, 62) relativ zueinander um eine Schwenkachse (A) zu verschwenken, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (8) ein Aktor ist, welcher an oder in einem der Hebelarme (61, 62) aufgenommen ist.
Scharnier (6, 60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in oder an dem einen Hebelarm aufgenommene (61) Aktor (8) einen Drehantrieb umfasst, der, insbesondere über eine Kupplung oder/und ein Zahnrad, mit dem anderen Hebelarm (62) gekoppelt ist.
Scharnier (6, 60) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebelarm (62) einen Kupplungsabschnitt (63), insbesondere einen Clip, zur Kupplung mit einem an einem Fahrzeug befestigten Bauteil umfasst.
Scharnier (6, 60) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Kupplungsabschnitts (63) ein Stecker (11) angeordnet ist, der zur Kupplung mit einem fahrzeugfesten Gegenelement ausgebildet und mit dem Antrieb (8) elektrisch (10) verbunden ist.
Scharnier (6, 60) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in wenigstens einem (61) der Hebelarme wenigstens ein Sensor (9), insbesondere ein Berührungs- oder Umgebungssensor oder eine Radareinrichtung, und/oder wenigstens ein Lade- oder Füllstandsindikator (65) und/oder wenigstens eine Leuchte (66, 69) und/oder ein Heizelement (68) angeordnet ist.
Tank- oder Ladeklappensystem (1), aufweisend eine Tank- oder Ladeklappe (5) und ein daran angebrachtes Scharnier (6, 60) nach einem der vorigen Ansprüche.
Tank- oder Ladeklappensystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Tank- oder Ladeklappe (5) wenigstens ein Riegel (52) angeordnet ist, der durch den Aktor (8) oder einen zusätzlichen, am oder im Scharnier (6, 60) oder der Tank- oder Ladeklappe (5) angebrachten Aktor aus einer Öffnungsstellung in eine Verriegelungsstellung bewegbar ist.
Tank- oder Ladeklappensystem (1) weiter umfassend eine mit einem Fahrzeug zu verbindende Tank- oder Lademulde (4) mit einer Öffnung (41) für einen Ladestecker (3) oder einen Tankeinfüllstutzen sowie einer Aufnahme (42), an welcher ein Hebelarm (62) des Scharniers angebracht oder anzubringen ist.
Tank- oder Ladeklappensystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Tank- oder Ladeklappe (5) und/oder einer der oder alle Hebelarme (61, 62) und/oder die Tank- oder Lademulde (4) aus einem Kunststoffmaterial und/oder Metallmaterial, insbesondere Stahlmaterial und/oder Aluminiummaterial und/oder Gussmaterial, ausgebildet sind.