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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Sperrklinke nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Klinken
sind Maschinenelemente der Mechanik, die bei vielen Konstruktionen
zum Einsatz kommen. Unter einer Klinke versteht man dabei einen
ein- oder zweiarmigen Hebel, der die Bewegung eines anderen Maschinenteils
hemmt
- – dann
spricht man von einer Sperrklinke – oder weiterleitet:
- – dann
spricht man von einer Schaltklinke.
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Die
Erfindung wendet sich an den Typ der zweiarmigen Sperrklinke.
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Derartige
Sperrklinken kommen bei vielfältigen
technischen Aufgaben zum Einsatz. Von besonderer Bedeutung für die Erfindung
sind dabei Personen-Schutzsysteme für Kraftwagen. Darunter versteht
man insbesondere sensorgesteuert durch Federspeicher aufstellbare Überrollbügel-Systeme
für Cabriolets
zum Schutz der Insassen sowie sensorgesteuerte Schutzsysteme vom
Typ „Aktive
Motorhaube" zum
Aufstellen der Fronthaube des Kraftfahrzeuges bei einem Frontalaufprall
einer Person durch Federspeicher.
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Bei
diesen Personen-Schutzsystemen muss die durch die Federkraft aufstellbare
Komponente, also der Überrollkörper bzw.
der Haubenschloss- oder der Scharnierträger der Fronthaube, im Grundzustand
gegen die Vorspann-Kraft des Federspeichers auslösbar niedergehalten werden.
Dies erfolgt typischerweise durch eine Halte-Sperrklinke mit hakenförmigem Haltearm,
der im auslösbaren Wirkeingriff
mit einem Haltebolzen steht. Ferner muss bei Überrollbügel-Schutzsystemen der Überrollkörper in der
ausgefahrenen Position gegen ein Wiedereinfahren unter Last verriegelt
werden, was typischerweise durch eine federvorgespannte, einarmige
Verriegelungs-Sperrklinke,
die in einen lösbaren
formschlüssigen
Wirkeingriff mit einem zweiten Verriegelungselement, z.B. durch
das Verzahnungs-Prinzip,
bringbar ist, erfolgt. Auch bei den Systemen der „Aktiven Motorhaube" wird von Automobilfirmen
mitunter eine entsprechende Forderung gestellt.
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Damit
die Sperrklinke ihre ureigenste Funktion der Hemmung der Bewegung
eines anderen Maschinenteils wahrnehmen kann, muss sie mit dem anderen
Maschinenteil direkt oder indirekt, typischerweise über den
am anderen Maschinenteil angebrachten Bolzen, in einen lösbaren verklinkenden Wirkeingriff
treten. In kinematischer Umkehr kann die Klinke auch am anderen
Maschinenteil angelenkt und der Bolzen ortsfest angebracht sein.
Sie kann dabei auf Zug oder Druck beansprucht werden, je nach Bewegungsrichtung
des zu hemmenden anderen Maschinenteils.
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Um
einen sicheren sowie selbstverrastbaren Wirkeingriff zu gewährleisten,
sind dabei die Sperrklinken typischerweise in Schließrichtung
durch entsprechende Federn vorgespannt.
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Durch
den vom Federspeicher vorgespannten Wirkeingriff des hakenförmigen Hebelarmes
der Sperrklinke mit einem Haltebolzen liegt die hakenförmige Kontur
kraft- und ggf. auch formschlüssig
einseitig in Vorspannrichtung an dem Haltebolzen an. In Gegenrichtung
kann der Haltebolzen daher ausweichen, da die hakenförmige Kontur
insoweit ein Spiel aufweist. Da die vorgespannte Feder des Federspeichers
kein starrer Körper
ist, d.h. auch gegen die Vorspannrichtung nachgebend ist, kann der
in der Bewegung zu hemmende andere Maschinenteil betrieblich wegen
des Spieles in der Klinke in Schwingungen geraten, was u.a. zu störenden Geräuschen führen kann.
Ferner schwanken die Auslösekräfte entsprechend,
d. h. sie sind nicht definiert.
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Aber
auch bei nicht vorgespannten Maschinenteilen kommt es häufig auf
eine spielfreie Lagerung an.
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Ferner
kommt es bei den sensorgesteuert aufstellbaren Personen-Schutzsystemen auf
eine hohe Präzision
an, weil zum Teil mit kurzen Schaltwegen und geringen Schaltkräften Vorgänge ausgelöst werden.
Ein zu großes
Spiel ist jedoch zu der geforderten Präzision kontraproduktiv.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Sperrklinke
zur Hemmung eines Maschinenelementes, insbesondere einer sensorgesteuert
linear aufstellbaren Komponente eines Personen-Unfallschutzsystems,
mit einer Klinkenöffnung,
die in einen lösbaren
Wirkeingriff mit einem Haltebolzen bringbar ist, so auszubilden,
dass sie spielfrei ist.
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Dies
gelingt gemäß der Erfindung
dadurch, dass die Klinkenöffnung
durch einen sich im wesentlichen quer zur Hebellängsachse erstreckenden V-artigen
Einschnitt gebildet ist, dessen Kontur so gestaltet ist, dass sie
in der verklinkten Position mit dem Haltebolzen an zwei, in Hebellängsachse
gegenüberliegenden,
Stellen im form- und kraftschlüssigen Wirkeingriff
steht.
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Durch
die spielfreie Lagerung ist somit das in der Bewegung zu hemmende
andere Maschinenteil in beiden Richtungen fixiert, so dass keine
Schwingungen auftreten können
sowie die Auslösekräfte definiert
sind. Die U-artige Öffnung
gewährleistet
dabei, dass trotz der beidseitigen Fixierung die Auslösung nicht
beeinträchtigt
ist.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet und ergeben sich auch aus der Figurenbeschreibung.
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Anhand
von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in einer stark schematisierten
Längsschnitt-Darstellung
die erfindungsgemäß ausgebildete
spielfreie Sperrklinke, eingesetzt bei einem aufstellbaren Unfall-Schutzsystem
als Halteklinke zum Niederhalten des Systems im verklinkten Grundzustand,
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2 eine Darstellung nach 1 mit ausgelöster Verklinkung
am Beginn der Aufstellbewegung des Systems,
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3 das System nach 2 im aufgestellten Zustand,
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4 das System nach 3 zu Beginn des Reversiervorganges,
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5 das System nach 3 am Ende des ersten Reversierschrittes,
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6 das System nach 5 während des zweiten Reversierschrittes,
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7 das vollständig in
den Grundzustand nach 1 reversierte
System,
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8 in einer vergrößerten Einzelteildarstellung
die erfindungsgemäß ausgebildete
Sperrklinke mit einer keil- und einer bogenförmigen Seitenkante im Klinkeneinschnitt,
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9 in einer Einzelteildarstellung
entsprechend 8 die Sperrklinke
mit einer keilförmigen und
einer parallel zur Mittellinie des Klinkeneinschnittes verlaufenden
linearen Seitenkante, und
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10 in einer Einzelteil-Darstellung
entsprechend 8 die Sperrklinke
mit zwei keilförmigen,
unterschiedlich geneigten Seitenkanten im Klinkeneinschnitt,
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11 in einer Längsschnittdarstellung
ein durchkonstruiertes Schnittsystem nach 1 mit einer kaskadenartigen Auslösung der
Haltestufen.
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Die 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung
das Grundprinzip der erfindungsgemäßen spielfreien Klinke am Beispiel
einer aufstellbaren Komponente eines Personen-Unfallschutzsystems im
nicht aufgestellten Grundzustand.
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In
einem Gehäuse 1 ist
eine linear aufstellbare Komponente 2, z. B. der Scharnierträger des Schutzsystems „Aktive
Motorhaube einschließlich Seitenleisten 2a", geführt aufgenommen.
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An
einer dieser Seitenleisten 2a, die eine Ausschlagschulter 2b besitzt,
ist die erfindungsgemäß ausgebildete
zweiarmige Sperrklinke 3 mittels einer Achse 4 drehbar
angelenkt. Der obere Arm 3a der Sperrklinke wird dabei
als Steuerarm und der untere Arm 3b als Haltearm bezeichnet.
Am Gehäuse 1 ist
ein Haltebolzen 5 fest angebracht. An einem ebenfalls linear
aufstellbar geführtem
Steuerelement 6, das unter einer nach oben gerichteten,
auslösbaren Vorspannung
einer nicht dargestellten Aufstell-Druckfeder steht, ist ein Steuerbolzen 7 fest
angebracht.
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Der
Haltearm 3b der Sperrklinke 3 besitzt einen sich
leicht konisch erweiternden Einschnitt 3c mit einem gerundeten Öffnungsgrund 3d für einen
Wirkeingriff mit dem Haltebolzen 5. Dieser Einschnitt 3c, der
sich quer zur Hebellängsachse,
d. h. der Aufstellrichtung erstreckt, weist eine später noch
näher zu beschreibenden
Kontur auf, die so gestaltet ist, dass sie in der dargestellten
verklinkten Position mit dem Haltebolzen 5 an zwei in Aufstellrichtung
gegenüberliegenden
Stellen in einem form- und kraft(reib)schlüssigen Wirkeingriff steht.
Eine Schenkelfeder 8 drückt
dabei die Klinke 3 gegen den Haltebolzen, d. h. spannt
die Klinke in Halterichtung vor. Die dargestellte Wirkverbindung
zwischen dem Einschnitt 3c und dem Haltebolzen 5 stellt
sowohl bei Zug- als auch Druckbelastung in Aufstellrichtung eine spielfreie
Verbindung dar. Dadurch kann z. B. das Aufstellelement 2 nicht
in Schwingungen geraten. Die leicht konische Öffnung ermöglicht einen Ausgleich von
Herstelltolleranzen des Systems und ist so der Entklinkung förderlich.
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Der
obere, nasen- oder hakenförmig
gebogene Steuerarm 3a besitzt eine innere Steuerkulisse 3e ohne
Selbsthemmung, die im auslösbaren
Wirkeingriff mit dem Steuerbolzen 7 am vorgespannten Steuerelement 6 steht.
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Das
dargestellte System arbeitet wie folgt:
Wird die das Steuerelement 6 vorspannende
Druckfeder, insbesondere durch einen sensorgesteuerten Aktuator,
ausgelöst,
fährt das
Steuerelement 6 nach oben auf, bis es an der Schulter 2b der
Aufstellkomponente 2 anschlägt. Während dieses Steuerhubes gleitet
der sich ebenfalls aufstellende Steuerbolzen 7 an der inneren
Steuerkulisse 3e entlang und verschwenkt dabei die Sperrklinke 3 gegen
die Federkraft der Schenkelfeder 8 öffnend gegen den Uhrzeigersinn,
wodurch der Haltebolzen 5 von dem Wirkeingriff im Einschnitt 3c des
Haltearm freigegeben wird. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt.
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Dadurch
kann das weiterhin vorgespannte Steuerelement die linear aufstellbare
Komponente 2 zusammen mit der Sperrklinke 3 bis
zu einem durch nicht dargestellte Anschläge vergebenen Arbeitshub aufstellen.
Den aufgestellten Zustand zeigt dabei 3.
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Das
dargestellte aufstellbare System mit der erfindungsgemäß ausgebildeten
Sperrklinke lässt sich
aus dem aufgestellten Zustand nach 3 wieder
ohne weiteres in den Grundzustand nach 1 reversieren. Dazu wird, wie in 4 dargestellt, eine vertikal
nach unten gerichtete Reversierkraft auf das Steuerelement 6 aufgebracht,
z. B. manuell mittels eines entsprechenden Werkzeuges. Dadurch kommt der
Steuerbolzen 7 ausser Wirkeingriff mit der Steuerkulisse 3e und
die Schenkelfeder 8 kann die Sperrklinke 3 entsprechend
dem unteren Pfeil in 4 im Uhrzeigersinn
verschwenken, bis sie an einem Anschlag 9 auftrifft.
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Das
Steuerelement 6 wird so lange nach unten gedrückt, bis
es am Anschlag „A" wieder in der Ausgangslage
ist. Da das Steuerelement 6 dabei allein nach unten gedrückt wird,
d. h. eine Relativbewegung zur aufgestellten Komponente 2 mit
den daran angebrachten Seitenleisten 2a durchführt, bleibt
diese Komponente 2, 2a, weiterhin aufgestellt
( 5).
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Durch
Aufbringen einer Kraft auf die aufgestellte Komponente 2, 2a,
die z. B. durch das Gewicht des mit der Aufstellkomponente 2, 2a verbundenen Teiles,
z. B. einer Motorhaube, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Schließmoment,
aufgebracht wird, wird auch die aufgestellte Komponente nach unten
gedrückt
(6). Dabei rutscht die
untere Kontur des Haltearmes 3b der Sperrklinke 3 mit
seiner abgeschrägten
Kante 3f entlang dem Haltebolzen, wodurch die Sperrklinke 3 entsprechend
dem Pfeil in 6 im öffnenden
Sinne verschwenkt wird.
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Nach
dem Überschreiten
des höchsten Punktes
verschwenkt die Schenkelfeder 8 die Sperrklinke 3 wieder
in Schließrichtung.
Dadurch kommt der Haltebolzen 5 wieder in Wirkeingriff
mit dem Einschnitt 3c, die Steuerkurve 3e des
Steuerarmes 3a liegt wieder am Steuerbolzen 7 an,
und das System hat dann wieder den Grundzustand nach 1 erreicht (7).
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In
den 1 bis 7 ist der Einschnitt 3c im Haltearm 3b aus
zeichnerischen Gründen
nur prinzipiell dargestellt. In den vergrößerten Darstellungen nach den 8 bis 10 sind drei typische Varianten für die Konfiguration
des sich konisch öffnenden
Einschnittes 3c dargestellt. Wie die Mittellinien B aller drei
Einschnitte zeigen, verläuft
der Einschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Klinkenlängsachse.
Der Öffnungsgrund 3d ist
jeweils abgerundet, und der Durchmesser des Haltebolzens 5 ist
in ein paar Zehntel mm größer als
der Durchmesser des Öffnungsgrundes.
Dadurch kommt der Haltebolzen 5 stets vor dem Öffnungsgrund
mit den Seitenkanten des Einschnittes 3c in Wirkeingriff.
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Die
Ausführungen
nach den 8 bis 10 unterscheiden sich durch
die geometrische Konfiguration der Seitenkanten des Einschnittes 3c.
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Bei
der Ausführung
nach 8 ist die untere Seitenkante 10 als
Kreisbogen mit dem Radius „R" ausgeführt. Die
obere Seitenkante 11 hat einen keilförmigen Verlauf mit einem Keilwinkel
von 10° zur Mittellinie
B.
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Die
Ausführungsform
nach 9 weist ebenfalls
eine keilförmige
obere Seitenkante 11 mit dem Keilwinkel 10° auf. Anstelle
der gebogenen unteren Seitenkante 10 nach 8 ist in der Ausführung nach 9 die untere Seitenkante 10 linear
parallel zur Mittellinie verlaufend ausgebildet.
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Die 10 zeigt eine Abwandlung
der 9, bei der die untere
Seitenkante 10'' ebenfalls keilförmig zur
Mittellinie geneigt ist, mit einem Keilwinkel von 5°. Der Einschnitt
ist dann im Wesentlichen l9-artig bzw. keilförmig oder beidseitig konisch zulaufend
ausgebildet.
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Es
versteht sich, dass die in den 8 bis 10 angegebenen Winkelwerte
nur beispielhaft sind und dass auch andere geometrische Formen der
Seitenkanten, bzw. Kombinationen davon, denkbar sind.
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Die
in den 1 bis 10 dargestellten Haltestufen
mit der zweiarmigen Dreh-Sperrklinke stellt bei Zug- und Druckbelastung
eine spielfreie Verbindung dar. Eine solche Haltestufe ist immer
wichtig für
zwei zueinander bewegliche Bauteile, die nicht auf einen einseitigen
Anschlag gezogen werden können.
So werden z. B. Motorhauben von PKW üblicherweise durch in nur einer
Richtung wirkende Kraft gegen eine Gummidichtung gezogen.
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Zu 11 ist ein durchkonstruiertes
Anwendungsbeispiel für
die erfindungsgemäße Klinke
im Rahmen eines Aufstellsystem „Aktive Motorhaube" dargestellt, das
der Prinzip-Darstellung in 1 entspricht.
Dieses Anwendungsbeispiel ist Gegenstand der gleichrangigen Patentanmeldung
der Anmelderin mit dem Zeichen: I 968, die hiermit durch Bezugnahme
mit zum Offenbarungsumfang gemacht wird.
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Die
Doppelaufstellplatte 2 mit den Seitenleisten 2a,
die beispielsweise einen Scharnierträger für die Scharniere einer Pkw-Fronthaube
darstellt, und die Steuerplatte 6 sind in einem Gehäuse 1 linear aufstellbar
geführt.
Zur Führung
dienen zwei an der Aufstellplatte 2 befestigte Führungssäulen 12,
wobei die U-förmig
ausgebildeten Seitenleisten 2a ein Langloch 2c,
besitzen, dass in Verbindung mit gehäusefesten Bolzen 13 eine
zusätzliche
Führungskulisse
bei Seitenbelastung bildet.
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Zum
Aufstellen dienen zwei vorgespannte Druckfedern 14, die
an der Steuerplatte 6 angreifen. An einem mittleren Fortsatz 6a der
Steuerplatte ist ein Haltebolzen 15 fest angebracht. Dieser
Haltebolzen steht in Wirkeingriff mit dem Haltearm einer zweiarmigen
gehäusefestangelenkten
und federvorgespannten Drehklinke 16, deren Steuerarm im
Wirkeingriff mit einem Auslöseglied 17 eines
sensorgesteuerten Aktuators 18 steht.
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An
zwei seitlichen Fortsätzen 6b der
Steuerplatte ist jeweils der Steuerbolzen 7 angebracht,
der jeweils im auslösenden
Wirkeingriff mit dem Steuerarm der zugeordneten Steuerklinke 3 steht,
die ihrerseits jeweils drehbeweglich am U-förmigen Seitenteil 2a angelenkt
ist. Die Klinkeneinschnitte im Haltearm der Sperrklinken 3 stehen
jeweils im haltenden Wirkeingriff mit gehäusefest angebrachten seitlichen Haltebolzen 5,
entsprechend der Darstellung in 1.
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Wird
der Aktuator 18 ausgelöst,
verschwenkt das ausgestoßene
Auslöseglied 17 die
Halteklinke 16 gegen den Uhrzeigersinn, wodurch der mittlere Haltebolzen 15 freikommt
und die Druckfedern 14 die Steuerplatte 6 um den
Steuerhub „C" aufstellen können. Während dieses
Steuerhubes, bei dem auch die seitlichen Fortsätze 6b der Steuerplatte
mit den Steuerbolzen 7 aufgestellt werden, gleiten diese,
wie in 2 dargestellt,
an der Steuerkulisse 3e des Steuerarmes der Sperrklinken 3 vorbei,
wodurch der Wirkeingriff mit den seitlichen Haltebolzen 5 aufgehoben wird.
Dadurch können
die Druckfedern 14 die Steuerplatte 6 weiter aufstellen,
die im direkten Kontakt mit der Aufstellplatte 2 diese
um den Arbeitshub mitnimmt.
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Das
System ist dann entsprechend der Prinzipdarstellung nach 3 aufgestellt und kann entsprechend
den Ausführungen
zu den 4 bis 7 wieder reversiert werden,
indem ein Reversierstab in die pfannenförmige Aufnahme 6c eingesetzt
und mit Hilfe der Fronthaube als langer Hebelarm niedergedrückt wird.
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Durch
diese kaskadenartige Auslösung
unter Ausnutzung der Vorspannkraft der Aufstelldruckfedern zum Auslösen der
beiden seitlichen Haltestufen können
mit Vorteil mit relativ kleinen Steuerkräften hohe Haltekräfte ausgelöst werden.