DE19810315A1

DE19810315A1 - Bewegungssystem, insbesondere für Klappen

Info

Publication number: DE19810315A1
Application number: DE19810315A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ritter
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: DE19810315B4

Abstract

Bewegungssystem, umfassend ein Basisteil, an dem ein bewegliches Teil in einem Schwenklager gelagert ist, mit einer Federeinrichtung, die auf das bewegliche Bauteil eine Verstellkraft ausübt, wobei die Ferdereinrichtung zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Bauteil mittels Anschlußorgane angeordnet ist und eines der genannten Anschlußorgane relativ zum zugehörigen Bauteil bewegbar ist, wobei die Verstellbewegung von einem Aktuator relativ zu dem Schwenklager ausgeführt wird und mit der Aktuatorbewegung eine Bewegung des beweglichen Teils relativ zum Basisteil verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bewegungssystem, insbesondere für Klappen, entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die DE 196 49 698 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für eine angetriebene Absper rung, die ein Federelement aufweist, das ein bewegliches Teil relativ zu einem Basisteil eine Öffnungsbewegung ausführen läßt. Damit das bewegliche Teil, beispielsweise eine Klappe von einem Kraftfahrzeug, wieder in die Schließstellung gebracht werden kann, verfügt das Bewegungssystem über eine Zugeinrichtung, umfassend eine Aufwickelein richtung in Verbindung mit einem Zugseil. Sobald das Schloß der Klappe entriegelt ist, hebt mindestens eine Feder die Klappe in Öffnungsrichtung an. Bei Betätigen der Zuge inrichtung zieht die Zugeinrichtung die Klappe wieder ins Schloß. Solche Einrichtungen können eine besondere Komfortmaßnahme darstellen, aber für Behinderte die unab hängige Bewegungsfreiheit beim Autofahren steigern, da sich solche Bewegungssyste me häufig ferngesteuert betätigen lassen.

Ein Alternativsystem ist beispielsweise aus der WO 97/13948 bekannt, bei dem ein Hy draulikzylinder mittels Zuführen und Ablassen von Hydraulikmedium eine Arbeitsbewe gung ausführt, die auf eine Klappe eines Fahrzeuges wirkt und diese eine Öffnungs- oder Schließbewegung ausführen läßt.

Die beiden genannten Quellen beschreiben Bewegungssysteme, die einen beträchtli chen Aufwand darstellen. Insbesondere ein hydraulisches System verlangt einen hohen Energieeinsatz und Maßnahmen gegen ein Auslaufen der hydraulischen Flüssigkeit. So muß bei dem System nach der WO 97/13948 über den vollen Ein- und Ausschubweg ein aktiver Energieeinsatz geleistet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres Bewegungssystem zu schaffen, bei dem ein besonderer Wert auf geringen Bauraum und geringem Leistungseinsatz gelegt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eines der genannten An schlußorgane relativ zum zugehörigen Bauteil bewegbar ist, wobei die Verstellbewe gung von einem Aktuator relativ zu dem Schwenklager ausgeführt wird und mit der Aktuatorbewegung eine Bewegung des beweglichen Teils relativ zum Basisteil verbun den ist. Jede Öffnungs- oder Schließbewegung ist u. a. von der Lage eines der An schlußorgane abhängig. Die Bewegung des Aktuators kann der Bewegung der Feder einrichtung überlagert werden und damit das bewegliche Bauteil ansteuern.

So ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß mit der Verstellbewegung des Aktuators der wirksame Hebelarm der Federeinrichtung auf das bewegliche Bauteil verändert wird. Für die Bewegung des beweglichen Bauteils ist das Aufstell- und das Schließmoment zu be trachten. Bei einem beweglichen Bauteil in der Ausführung einer Klappe bei einem Kraftfahrzeug wird das Aufstellmoment von der Federeinrichtung und das Schließmo ment von der Gewichtskraft jeweils in Verbindung mit einem wirksamen Hebelarm ge bildet. Verändert man einen der genannten Hebelarme, so verändert man auch die Ver hältnisse der gegensinnig wirkenden Kraft-Momente, wobei das größere Kraft-Moment die Bewegungsrichtung des beweglichen Bauteils bestimmt.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Aktuator eine Antriebseinheit in Ver bindung mit einer Hebelanbindung umfaßt. Bei dem Hebel kann es sich um einen einfa chen Hebel mit konstanter Länge, oder um ein Koppelgetriebe handeln, das z. B. eine Linearbewegung ausführt, die die Hebellänge beeinflußt. Als Aktuator ist beispielsweise ein Steilmagnet denkbar, da nur sehr kurze Verstellzeiten für die Änderung der Bewe gung des Anschlußorgans notwendig sind.

Alternativ kann die Antriebseinheit als ein Motor ausgeführt sein, dem Motor ein in eine Drehrichtung wirksames Sperrgetriebe beigeordnet ist. Das Sperrgetriebe hat die Auf gabe, daß die Federeinrichtung den stromlosen Motor nicht verdrehen kann.

Bei der Bemessung des Federweges der Federeinrichtung ist zu berücksichtigen, daß der zulässige Hub der Federeinrichtung zumindest um den Betrag der wirksamen Länge der Hebelanbindung größer ist als der notwendige Hubweg für den Öffnungsweg des be weglichen Bauteils.

Im Hinblick auf eine geringe Antriebsleistung erfolgt die Aktuatorbewegung quer zur Längsachse der Federeinrichtung. Der Aktuator benötigt als Motor kein Sperrgetriebe und bezogen auf den Drehwinkel sind die Hebelarmlängenänderung groß. Die Ausrich tung der Aktuatorbewegung zur Federeinrichtung ist maßgeblich abhängig vom vor handenen Bauraum.

Vorteilhafterweise wird die Federeinrichtung von einer pneumatischen Feder gebildet. Pneumatische Federn verfügen durch ihren Zylinder mit Kolbenstange und Kolben über interne Führungsmittel, die eine Veränderung der Winkellage der Federeinrichtung zum Basisteil und dem beweglichen Bauteil ermöglichen.

Damit die Schließbewegung des beweglichen Bauteils nicht unkontrolliert erfolgt und die Möglichkeit der Verletzung ausgeschlossen ist, ist der Federeinrichtung eine Dämpf einrichtung beigeordnet.

Dazu ist vorgesehen, daß die Dämpfeinrichtung in Schließrichtung des beweglichen Bauteils größer ist als in umgekehrter Richtung. Durch die Verwendung einer pneumati schen Feder kann mittels richtungsabhängiger Drosseln eine Dämpfwirkung erreicht werden, ohne daß separate Dämpfeinrichtungen eingesetzt werden müssen.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1a-1d Bewegungsablauf eines beweglichen Bauteils zu einem Basisteil

Fig. 2 weitere Ausführungsvariante für ein Bewegungssystem

Fig. 3 Federeinrichtung mit Dämpffunktion

Die Fig. 1a-1d zeigen sehr stark vereinfacht ein Bewegungssystem 1, das zwischen einem Basisteil 3 und einem beweglichen Bauteil 5 angeordnet ist. Als konkreter An wendungsfall ist eine Klappe bei einem Kfz zu nennen. Zwischen dem Basisteil 3 und dem beweglichen Bauteil 5 ist ein Bügelscharnier 7 vorgesehen, das in einem Schwen klager 9 am festen Bauteil 3 befestigt ist. Das Bügelscharnier verfügt über eine im we sentlichen u-förmige Raumform in Querrichtung bezogen auf die Schwenkachse des Schwenklagers 9. Am Basisteil 3 und am Bügelscharnier 7 sind Anschlußorga ne 11a; 11b ausgeführt, die der Anbindung einer Federeinrichtung 13 dienen. Als Fe dereinrichtung kommt eine pneumatische Feder zur Anwendung, die in der Fig. 3 präzi ser dargestellt ist. Das Anschlußorgan 11b ist Bestandteil eines Aktuators 15, der wie derum aus einem nicht dargestellten Motor und einem Sperrgetriebe besteht. Als Motor soll ein Schrittmotor eingesetzt werden, dessen Wirkprinzip als bekannt vorausgesetzt wird. Mit dem Aktuator 15 kann das Anschlußorgan 11b auf einer Scheibe 17 um einen Drehpunkt 19 des Aktuators unabhängig von der Bewegung des Bügelscharniers relativ zum Schwenklager 9 bewegt werden. Das Sperrgetriebe verhindert, daß die pneumati sche Feder im stromlosen Zustand des Motors die Scheibe in eine andere Winkelposition verstellt. Beispielsweise ist ein Schneckengetriebe denkbar. Ein momentaner Hebelarm I_i wird durch den Abstand der Längsachse der Federeinrichtung zu einer Parallelen im Schwenklager 9 bestimmt. In der Fig. 1a ist die Klappe geschlossen. Das bewegliche Bauteil 5 wird durch ein fernsteuerbares Schloß 21 arretiert und der Hebelarm I₁ nimmt in dieser Aktuatorstellung einen Größtwert ein, da der Hebelarm des beweglichen Bau teils bezogen auf das Schwenklager 9 ebenfalls maximal ist. Die Fernsteuerfunktion kann beispielsweise durch einen Schalter im Fahrzeuginnenraum ausgelöst werden.

In der Fig. 1b ist das Schloß geöffnet und das bewegliche Bauteil 5 wird von der Kraft der Federeinrichtung in eine Öffnungsstellung bewegt. Der Aktuator führt keine Bewe gung aus, so daß das Anschlußorgan 11b eine Bewegung um das Schwenklager 9 zu rücklegt. Der Hebelarm L₂ ist zwar kürzer geworden, doch ist die Kraft der Federeinrich tung derart bemessen, daß das bewegliche Bauteil in der geöffneten Position sicher ge halten werden kann.

In der Fig. 1c wurde der Aktuator 15 betätigt, wodurch das Anschlußorgan 11b die Po sition 11b' einnimmt und der Hebelarm auf die Länge L₃ verkürzt ist. Das bewegliche Bauteil wird von seiner eigenen Gewichtskraft in Verbindung mit einer Hebellänge be zogen auf das Schwenklager 9 gegen das Aufstellmoment aus Federkraft und Hebelarm länge 13 in seine Ausgangslage entsprechend der Fig. 1d zurückbewegt, wobei der He belarm dann die Länge 14 aufweist. Das Anschlußorgan 11b befindet sich im Wirk punkt 11b". Wie man erkennt, ist der Hebelarm 14 größer als der Hebelarm 13. Damit ist auch das Aufstellmoment größer als in Fig. 1c, insbesondere, da bei weiter eingefahre ner Kolbenstange eine größere Kraft zur Verfügung steht. Infolge dessen wird die Schließbewegung vor dem Ende durch die Veränderung der Kräfte und Hebelarmlängen langsamer ausgeführt. Für einen erneuten Öffnungsvorgang muß das Anschlußor gan 11b in die Stellung gemäß Fig. 1a verdreht werden.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Drehebene des Aktuators 15 quer zur Längsachse der Federeinrichtung 13 angeordnet ist. Das Prinzip über die veränderbare Hebellänge das Kraft-Moment zur Bewegung des Bauteils 5 zu steuern ist in dieser Variante ebenfalls verwirklicht. Durch die geänderte Drehebene ist die Änderung der wirksamen Hebellänge bezogen auf den Drehwinkel des Aktuators größer. Des weiteren stehen die Kräfte der Federeinrichtung 13 und des Aktuators 15 in etwa in einem rechten Winkel, so daß der Aktuator die Federeinrich tung bei einer Hebelarmverstellung nicht vorspannen muß, wie im Schritt der Fig. 1b zu 1c. Welche Variante eingesetzt wird, hängt im wesentlichen vom Bauraum ab, der zur Verfügung steht.

In der Fig. 3 ist die Federeinrichtung 13 als Einzelteil dargestellt. Bei der Federeinrichtung handelt es sich um eine pneumatische Feder mit einem Zylinder 23, in dem ein Kol ben 25 an einer Kolbenstange 27 axial beweglich geführt ist. Der Kolben 25 teilt den Zylinder in einen oberen und einen unteren Arbeitsraum 29; 31. Beide Arbeitsräume sind mit einem Druckgas gefüllt und über eine Drossel 33 im Kolben miteinander ver bunden. Der Kolben 25 verfügt über einen reibkraftgesteuerten Schaltring 35 in einer Ringnut 37. Der Schaltring bewegt sich in Abhängigkeit der Kolbenstange axial inner halb Ringnut, deren Breite größer ist als die Höhe des Schaltringes. Zwischen dem Kol ben und der Zylinderwandung liegt ein Ringspalt 39 vor, der in die Ringnut mündet.

Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange wirkt eine Reibkraft zwischen dem Schaltring und der Zylinderwandung, wodurch der Schaltring die eingezeichnete Schalt stellung einnimmt, bei der die Drossel 33 und der Ringspalt 39 mit dem unteren Arbeits raum 31 verbunden sind, so daß in beiden Arbeitsräumen derselbe Druck vorherrscht. Als Ausfahrkraft kann der Momentandruck in den Arbeitsräumen multipliziert mit der Querschnittsfläche der Kolbenstange genutzt werden. Mit zunehmender Ausfahrstrecke der Kolbenstange sinkt die nutzbare Ausfahrkraft, da der Druck im Zylinder abnimmt, weil das Volumen der ausgefahrenen Kolbenstange kompensiert wird.

In Einfahrrichtung legt sich der Schaltring an die obere Seitenwand der Ringnut an und sperrt den Ringspalt 39 zum unteren Arbeitsraum 31 ab. Als Verbindung zwischen den Arbeitsräumen steht lediglich die Drossel 33 zur Verfügung. Die Drossel bewirkt einen Druckunterschied zwischen den Arbeitsräumen 31 und 29. Im unteren Arbeitsraum herrscht der größere Druck, da Druckgas in den oberen Arbeitsraum verdrängt wird, wobei der Druckunterschied durch den Querschnitt der Drossel bestimmt wird. Die mo mentane Haltekraft der pneumatischen Feder berechnet sich aus dem Druck im Arbeits raum 31 multipliziert mit der Querschnittsfläche des Zylinders subtrahiert um den Kraft betrag Druck im oberen Arbeitsraum 29 multipliziert mit der Kreisringfläche des oberen Arbeitsraumes 29. Durch die Drossel stellt sich eine gedämpfte Einfahrbewegung der Kolbenstange ein.

Wie weiter aus der Fig. 3 zu entnehmen ist, werden als Anschlußorgane 11 ein Kugelge lenk eingesetzt, die die pneumatische Feder auch räumliche Bewegungen ausführen lassen.

Claims

1. Bewegungssystem, umfassend ein Basisteil, an dem ein bewegliches Teil in einem Schwenklager gelagert ist, mit einer Federeinrichtung, die auf das bewegliche Bauteil eine Verstellkraft ausübt, wobei die Federeinrichtung zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Bauteil mittels Anschlußorgane angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eines der genannten Anschlußorgane (11b) relativ zum zugehörigen Bau teil (7, 5) bewegbar ist, wobei die Verstellbewegung von einem Aktuator (15) relativ zu dem Schwenklager (9) ausgeführt wird und mit der Aktuatorbewegung eine Be wegung des beweglichen Teils (5) relativ zum Basisteil (3) verbunden ist.

2. Bewegungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verstellbewegung des Aktuators (15) der wirksame Hebelarm I_i der Fe dereinrichtung (13) auf das bewegliche Bauteil (5) verändert wird.

3. Bewegungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (15) eine Antriebseinheit in Verbindung mit einer Hebelanbindung umfaßt.

4. Bewegungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit als ein Motor ausgeführt ist, dem Motor ein in eine Drehrich tung wirksames Sperrgetriebe beigeordnet ist.

5. Bewegungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zulässige Federweg der Federeinrichtung (13) zumindest um den Betrag der wirksamen Länge der Hebelanbindung größer ist als der notwendige Hubweg für den Öffnungsweg des beweglichen Bauteils (5).

6. Bewegungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatorbewegung quer zur Längsachse der Federeinrichtung (13) erfolgt.

7. Bewegungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (13) von einer pneumatischen Feder gebildet wird.

8. Bewegungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federeinrichtung (13) eine Dämpfeinrichtung (33) beigeordnet ist.

9. Bewegungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Dämpfeinrichtung (33) in Schließrichtung des beweglichen Bau teils (33) größer ist als in umgekehrter Richtung.