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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Verschlusseinrichtung
eines Fahrzeugtank-Einfüllstutzens
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Mittels
einer Antriebsvorrichtung betätigbare Verschlusseinrichtungen
für Fahrzeugtank-Einfüllstutzen
sind beispielsweise in der
AT
403 141 B , der
AT
403 563 B oder der
DE
43 40 418 C1 beschrieben. Solche Verschlusseinrichtungen
verwenden entweder die sogenannte ”Bleifreiklappe” oder gesonderte Absperrventile
im Inneren des Einfüllstutzens
als Alternative zu den allgemein bekannten Tankdeckeln, um ein Verschließen des
Stutzens nach dem Tanken zu ermöglichen.
Die Stutzenmündung
mit der Verschlusseinrichtung liegt in einem zurückgesetzten Bereich der Fahrzeugkarosserie,
der im Fahrbetrieb durch eine mit der Karosserie bündig abschließende Karosserieklappe
abgedeckt wird.
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Diese
Verschlusssysteme sind besonders für den Einsatz in Robotertankanlagen
geeignet, bei welchen der Fahrer, ohne den Fahrersitz verlassen zu
müssen,
die Verschlusseinrichtung fernentriegelt, unter Umständen unter
gleichzeitigem Öffnen
der Karosserieklappe, so dass die Roboterzapfpistole den Tankvorgang
direkt beginnen kann.
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Aus
der
DE 42 10 403 A1 ist
eine Deckelverriegelungsvorrichtung bekannt, bei der ein Motor über eine
Schnecke ein Schneckenrad antreibt. Die Drehung des Schneckenrades
führt zu
einer Anlage zwischen einem Anschlagstück und einem Übertragungsglied,
womit eine Trommel zusammen mit dem Schneckenrad zum Drehen gebracht
wird. Aufgrund dieser Drehung der Trommel wird ein innerer Seilzug um
ein zweites Trommelteil gewunden, wodurch der Seilzug einer Zugwirkung
unterliegt.
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Hierdurch
wird eine Riegelstange zurückgezogen
und ein Deckel freigegeben. Wenn der Motor entregt wird, wird die
Riegelstange in ihrer Ausgangslage durch die Druckkraft einer Feder
zurückgeführt. Es
werden auch jeweils das Schneckenrad und die Schnecke in ihre Ausgangslage
zurückgebracht. Über einen
Griff ist auch eine Handbetätigung
der Riegelstange möglich.
Bei Betätigung
des Griffs wird die Trommel so gedreht, dass ein Zugseil um einen zweiten
Trommelteil gewunden wird. Durch einen Winkelabstand des Anschlagstücks gegenüber dem Übertragungsteil
wird ein Totgang gebildet, der die Unterbrechung der Übertragung
der Drehung der Trommel auf das Schneckenrad gewährleistet. Deshalb kann der
Griff mit geringerer Kraft betätigt
werden. Durch die Drehung der Trommel wird der Seilzug um das erste
Trommelteil gewunden, was auch in diesem Fall dazu führt, dass
die Riegelstange gegen die Druckkraft der Feder zur Verriegelung
des Deckels linear bewegt wird.
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Die
EP 0 078 139 A2 beschreibt
ein Schneckengetriebe mit einer magnetischen Reibungskupplung, deren
Einkupplung ferngesteuert über
einen elektrischen Schalter ungefähr gleichzeitig mit dem Einschalten
des Antriebsmotors bewirkt wird, wenn eine Tür angetrieben, geöffnet oder
geschlossen werden soll. Bei Betätigung
von Hand wird die Betätigungskraft
nicht über
den Antrieb übertragen,
sondern an der Tür
selbst.
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Die
DE 195 35 335 A1 beschreibt
ein Tankverschlusssystem mit schwenkbarem Einfüllstutzen, wobei eine permanente
Antriebsverbindung zwischen einem Schneckengetriebe und dem Einführstutzen
vorgesehen ist. Zur Kopplung mit einem eine äußere Klappe öffnenden
Hebel ist eine Totganganordnung vorgesehen. Es sind zwei alternative
Ausführungsformen
der Totganganordnung beschrieben. Der Unterschied besteht darin,
dass eine Freilaufkupplung die Drehverbindung in einem Drehsinn
herstellt und im entgegengesetzten Drehsinn nicht. Bei der anderen
Totganganordnung hingegen ist nach Durchlaufen eines Spieles (d.
h. des Totganges) die Drehverbindung in beiden Richtungen hergestellt. Eine
Handbetätigung
ist nicht vorgesehen.
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Die
DE 692 09 285 T2 beschreibt
einen zwangsläufigen
Antrieb eines Tankdeckelsystems ohne die Möglichkeit einer Handbedienung.
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Die
DE 40 08 443 C2 beschreibt
einen Antrieb für
Flügeltore über einen
Schneckentrieb oder eine Rutschkupplung, die zur Begrenzung einer Schließkraft dient.
Zum Handbetrieb bei Ausfall des Antriebs wird eine Kupplung durch
Verdrehen eines Ringes ausgerückt,
wobei dies nicht näher
ausgeführt
wird. Durch eine Rutschkupplung ist keine zuverlässige Blockierung möglich. Somit
kann auch diese Druckschrift außer
Betracht bleiben.
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In
der
EP 0 266 531 A2 ist
ein Schneckengetriebe mit einer Reibungskupplung beschrieben, die durch
Betätigen
eines äußeren Handhebels
ausrückbar
ist.
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Die
Antriebsvorrichtung für
die Verschlusseinrichtung muss unterschiedlichen Anforderungen genügen. Einerseits
muss aus Gründen
der Sicherheit gewährleistet
sein, dass die Verschlusseinrichtung bei Erschütterungen oder im Falle eines
Crashs nicht unbeabsichtigt öffnet,
oder dass sie unbefugten Eindringversuchen nicht ausreichend Widerstand bietet,
anderseits soll aus Gründen
der Betriebszuverlässigkeit
und Wartung auch bei einem gänzlichen Ausfall
des Antriebsmotors, d. h. der Elektrik, Pneumatik, Hydraulik oder
dgl., eine Notbetätigung
per Hand einfach und schnell möglich
sein. Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, diese unterschiedlichen
Anforderungen zu vereinen.
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Dieses
Ziel wird bei einer Antriebsvorrichtung der einleitend genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
erreicht,
dass das Getriebe ein in Richtung von der Ausgangswelle
zur Eingangswelle selbsthemmender Schneckenrad/Schnecke-Trieb ist,
dass
eine Eingriffskupplung zwischen Getriebe und Ausgangswelle geschaltet
ist, und
dass eine Handbetätigungseinrichtung
mit einem vorgegebenen Betätigungsweg
vorgesehen ist, welche über
einen ersten Abschnitt des Betätigungsweges
die Eingriffskupplung in die ausgekuppelte Stellung versetzt und über einen
zweiten Abschnitt des Betätigungsweges
die Ausgangswelle antreibt.
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Durch
die Verwendung eines selbsthemmenden Schneckengetriebes wird auf
besonders einfache und störungsunanfällige Weise
eine wirksame Verriegelung der Verschlusseinrichtung im antriebslosen
Zustand erreicht; die Verriegelung kann je doch jederzeit mit Hilfe
der Eingriffskupplung und der Handbetätigungseinrichtung außer Kraft
gesetzt werden, um eine Notbetätigung
bei einem Ausfall des Antriebsmotors zu ermöglichen.
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Ein
besonders kompakter Aufbau des Getriebes und der Eingriffskupplung
lässt sich
mit der bevorzugten Maßnahme
erreichen,
dass die Schnecke des Getriebes mit der Eingangswelle
drehfest verbunden und das Schneckenrad des Getriebes auf der Ausgangswelle
drehbar gelagert ist, und
dass die Eingriffskupplung einen
auf der Ausgangswelle drehfest und axialbeweglich gelagerten Eingriffsteil
aufweist, der durch eine Feder in einen Eingriff in das Schneckenrad
vorgespannt und durch einen als Steuerung der Kupplung dienenden
Abtaster außer
Eingriff setzbar ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird vorgesehen, dass die Handbetätigungseinrichtung eine auf
der Ausgangswelle drehbar gelagerte Steuerscheibe mit einer Führungsrampe
umfasst, und
dass die Kupplung durch einen bzw. den Abtaster
gesteuert ist, der über
den genannten ersten Betätigungswegabschnitt
auf der Führungsrampe
hochgleitet und dabei die Kupplung öffnet.
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Bevorzugt
ist dabei die Ausgangswelle mit einem Mitnehmerstift und die Steuerscheibe
mit einem damit zusammenwirkenden Anschlag versehen, welcher über den
genannten zweiten Betätigungswegabschnitt
den Mitnehmerstift mitnimmt.
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Durch
die Verwendung einer drehbaren Steuerscheibe mit einem ersten und
einem zweiten Steuerabschnitt, welche dem ersten und dem zweiten
Betätigungsabschnitt
entsprechen, kann die Nothandbetätigungsfunktion
auf besonders einfache und kompakte Weise erreicht werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung, welche ferner auch zum Antrieb einer den Einfüllstutzen
abdeckenden Fahrzeug-Karosserieklappe dient, weist ein Gestänge auf,
dessen eines Ende zum Anschluss an die Karosserieklappe bestimmt
ist und dessen anderes Ende von der Ausgangswelle über einen
Nocken betätigt
ist. Mit Hilfe dieses Gestänges
kann der Montageort der Vorrichtung bezüglich der Fahrzeug-Karosserieklappe
variiert und justiert werden.
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Mit
einer derartigen Gestänge/Nocken-Anordnung
kann überdies
ein Drehmomentsensor aufgebaut werden, indem der Nocken auf der
Ausgangswelle drehfedernd gelagert wird, wobei ein Sensorschalter
vorgesehen ist, welcher auf eine Relativdrehung zwischen Nocken
und Ausgangswelle anspricht und zur Steuerung des Antriebsmotors
geeignet ist. Dadurch kann eine Selbst- und/oder Notabschaltfunktion für den Klappenantrieb
geschaffen werden: Ein übermäßiges Drehmoment
tritt beispielsweise auf, wenn die Endstellung der Klappenschwenkbewegung
erreicht ist, in welchem Fall der Motor selbsttätig abschaltet, oder wenn ein
Hindernis in den Klappenschwenkweg ragt, so daß die Gefahr eines Einklemmens
der Finger des Benützers
bei einem Schließvorgang
der Klappe beseitigt ist.
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Besonders
günstig
ist es, wenn der Sensorschalter durch zwei Drucktaster gebildet
ist, die auf dem Nocken einander zugewandt montiert sind und zwischen
die ein von der Ausgangswelle mitgeführter Finger eingreift. Anstelle
dieser konstruktiv besonders einfachen Lösung kann selbstverständlich auch jede
andere Form von bekanntem Sensorschalter verwendet werden.
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Dabei
kann die Drehfederung des Nockens gegenüber der Ausgangswelle bevorzugt
durch zwei Druckfedern gebildet werden, die auf dem Nocken einander
zugewandt montiert sind und zwischen die der genannte Finger eingreift,
so daß ein
und derselbe Finger sowohl für
die Drehfederung als auch für den
Drehmomentsensor ausgenützt
wird.
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In
jeder der genannten Ausführungsformen der
Erfindung kann die Vorrichtung ferner eine Rückstellfeder umfassen, die auf
die Ausgangswelle wirkt. Dadurch kann die Handbetätigungseinrichtung
nur in einer Richtung wirkend ausgeführt werden, d. h. in Richtung
vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt des Betätigungsweges
wirkend, weil die Rückstellfeder
nach dem Loslassen der Betätigungseinrichtung
die Karosserieklappe schließt.
Eine solche nur in einer Richtung kraftschlüssige Handbetätigungsvorrichtung
hat den Vorteil, daß bei
einem Motorbetrieb die Karosserieklappe bewegungslos bleibt.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die Ausgangswelle das Gehäuse durchsetzt
und die Rückstellfeder
ein vorspannbarer Spiralfederspeicher ist, welcher an das Gehäuse in Eingriff
mit einem Ende der Ausgangswelle anflanschbar ist, was die Montage
wesentlich erleichtert.
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Die
Erfindung wird nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen 1 die Vorrichtung der Erfindung
in der Seitenansicht, 2 in einer Stirnansicht und
die 3 bis 5 Schnittansichten
der Vorrichtung in drei verschiedenen Betriebsstellungen, u. zw.
in der eingekuppelten Stellung für
den Motorantrieb (3), nach einem Bewegen
der Handbetätigungseinrichtung über einen
ersten Abschnitt des Betätigungsweges
in den ausgekuppelten Zustand (4),
sowie am Ende des zweiten Abschnittes des Betätigungsweges der Handbetätigungseinrichtung
(5), wobei die a,
b und c jeweils einen Schnitt entlang der Linie A-A, entlang der
Linie B-B bzw. entlang der Linie C-C von 1 darstellen.
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Gemäß den 1 und 2 umfaßt die Vorrichtung
ein Gehäuse 1,
in das auf einer Seite eine Eingangswelle 2 für den Anschluß eines
Antriebsmotors 3 mit Untersetzungsgetriebe 4 eintritt.
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Das
Gehäuse
1 wird
ferner von einer Ausgangswelle
5 durchsetzt, die für den Antrieb
einer (nicht dargestellten) Verschlußeinrichtung eines Fahrzeugtank-Einfüllstutzens
bestimmt ist. Eine derartige Verschlußeinrichtung kann beispielsweise
wie in der
AT 403 141 beschrieben
ausgeführt
sein und einen Anpreßfinger
umfassen, der in der Schließstellung
gegen die Unterseite der Bleifreiklappe des Einfüllstutzenendes drückt und
diese dadurch blockiert. In diesem Fall treibt das Ende der Ausgangswelle
5 direkt
die Schwenkachse des Anpreßfingers
an. Andere Arten von Verschlußeinrichtungen
sind beispielsweise ein Absperrkugelventil im Einfüllstutzen, wobei
das Ende der Ausgangswelle
5 die Achse der Sperrkugel antreibt.
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Darüber hinaus
treibt die Ausgangswelle 5 auch eine (ebenfalls nicht dargestellte)
Karosserieklappe an, wie sie üblicherweise
einen abgesetzten Bereich einer Fahrzeugkarosserie abdeckt, in dem das
Ende des Fahrzeugtank-Einfüllstutzens
zugänglich
ist. Die Ausgangswelle 5 kann direkt die Schwenkachse der
Karosserieklappe antreiben, oder, wie im gezeigten Fall, über einen
allgemein mit 6 bezeichneten Kurbeltrieb und ein abschnittsweise dargestelltes
Gestänge 7 die
Karosserieklappe an einem von deren Schwenkachse entfernten Punkt
antreiben.
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Der
Kurbeltrieb 6 ist im gezeigten Fall in einem eigenen Gehäuse angeordnet,
das von der Ausgangswelle 5 durchsetzt und an das Gehäuse 1 angeflanscht
ist. Das aus dem Gehäuse
austretende Ende der Ausgangswelle 5 kann dann für den Antrieb der
Einfüllstutzen-Verschlußeinrichtung
verwendet werden.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite des Gehäuses 1 ist
ein Spiralfederspeicher 8 angeflanscht, welcher in das
dort austretende Ende der Ausgangswelle 5 eingreift, z.
B. über
eine Inbus®- verbindung. Der Spiralfederspeicher 8 dient
zur Vorspannung der Ausgangswelle 5 in Schließrichtung
der Verschlußeinrichtung
und der Karosserieklappe und wird vor der Montage vorgespannt. Zu
diesem Zweck ist die nach außen
vortretende Nabe 9 des Federspeichers 8 mit einer
Außenzahnung
versehen, in welche eine Sperrklinke 10 während des
Vorspannvorganges eingreift, die nach der Montage der Vorrichtung
weggebrochen wird.
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Gemäß 3a ist
die Eingangswelle 2 mit einer Schnecke 11 versehen,
welche ein Schneckenrad 12 antreibt, das drehbar auf der
Ausgangswelle 5 gelagert ist. In das Schneckenrad 12 greift
ein auf der Ausgangswelle 5 drehfest gelagerter Eingriffsteil 13 ein,
u. zw. mit Hilfe einer Innenverzahnung 14 und einer korrespondierenden
Außenverzahnung
auf einem Nabenfortsatz 15 des Schneckenrades 12.
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Der
Eingriffsteil 13 ist auf der Ausgangswelle 5 in
Axialrichtung beweglich gelagert und wird mit Hilfe einer Druckfeder 16,
die sich über
eine Führungsscheibe 17 an
der Innenseite des Gehäuses 2 abstützt, in
Richtung auf einen Eingriff mit dem Schneckenrad 13 hin
beaufschlagt.
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In
der in den 3a bis 3c gezeigten Motorbetriebsstellung
wird das Drehmoment vom Motor 3 über die Schnecke 11,
das Schneckenrad 12 und die Schnecke 13 auf die
Ausgangswelle 5 übertragen.
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Für eine Handbetätigung,
beispielsweise bei Ausfall des Motors 3, dient die folgende
Anordnung. Schneckenrad 12 und Eingriffsteil 13 bilden
eine Kupplung. Zur Steuerung der Kupplung ist der Eingriffsteil 13 mit
einem axialparallelen Abtaster 18 versehen, der auf einer
Führungsrampe 19 abgleitet,
die in Axialrichtung von einer Steuerscheibe 20 dargeboten
wird, welche drehbar auf der Ausgangswelle 5 gelagert ist.
Bei Verdrehung der Steuerscheibe 20 über einen ersten Abschnitt
ihres Betätigungsweges, u.
zw. von der in 3b gezeigten Stellung in die
in 4b gezeigte Stellung, wird der Eingriffsteil 13 durch
den Abtaster 18 von der in 3a gezeigten Stellung
in die in 4a gezeigte Stellung bewegt,
in welcher er vom Schneckenrad 12 abgehoben ist, d. h.
die Kupplung gelöst
ist. Bei einer weiteren Verdrehung der Steuerscheibe 20 über einen
anschließenden
zweiten Abschnitt ihres Betätigungsweges,
u. zw. von der in 4b gezeigten Stellung in die
in 5b gezeigte Stellung, verändert sich die Lage der Kupplung
nicht mehr, da in diesem Abschnitt die Höhe der Führungsrampe 19 konstant
bleibt (siehe 4a, 5a). Allerdings
nimmt nun ein auf der Steuerscheibe 20 ausgebildeter Anschlag 21 einen mit
der Ausgangswelle 5 verbundenen Mitnehmerstift 22 mit
(siehe 4b, 5b), so
daß die
Ausgangswelle 5 verdreht wird.
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Der
Anschlag 21 ist im Inneren einer Freistellung 23 der
Nabe der Steuerscheibe 20 ausgebildet. Diese Freistellung 23 ist
auf der dem Anschlag 21 in Umfangsrichtung gegenüberliegenden
Seite des Mitnehmerstiftes 22 verlängert, damit im Motorbetrieb (3) die Steuerscheibe 20 die Bewegung
der Ausgangswelle 5 nicht mitmacht.
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Die
Steuerscheibe 20 kann aus dem Gehäuse 1 herausgeführt sein,
oder mit Hilfe eines (nur schematisch dargestellten) Bowdenzuges 24' betätigt werden,
der an einer Umfangslasche 24 der Steuerscheibe 20 angreift.
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Bei
Entlasten der Handbetätigungseinrichtung
wirkt die Kraft des Spiralfederspeichers 8 auf die Ausgangswelle 5 und
bewirkt ein Zurückschwenken der
Ausgangswelle 5 in die Ruhelage 3.
Die Steuerscheibe 20 wird beispielsweise über eine
Feder des Bowdenzuges 24' in
die Ausgangsposition zurückgedreht.
Dadurch gleitet der Abtaster 18 die Führungsrampe 19 hinab,
und der Formschluß zwischen
Eingriffsteil 13 und Schneckenrad 12 ist wieder hergestellt.
Das System ist für
einen erneuten Motorantrieb oder eine erneute Handbetätigung bereit.
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In
den 3c und 5c ist
der Kurbeltrieb 6 im Detail gezeigt. Der Kurbeltrieb umfaßt einen plattenförmigen Nocken 25,
der auf der Ausgangswelle 5 drehfedernd gelagert ist. Die
drehfedernde Lagerung wird mit Hilfe von zwei auf dem Nocken 25 einander
zugewandt montierten Druckfedern 26 erreicht, zwischen
die ein Finger 27 eingreift, welcher von der Ausgangswelle 5 drehfest
mitgeführt
wird (5a). An einem Ende des Nockens 25 ist
bei 28 das Gestänge 7 angelenkt.
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Durch
die drehfedernde Lagerung des Nockens 25 auf der Ausgangswelle 5 ergibt
sich eine federkraftabhängige
Relativbewegung zwischen Nocken 25 und Welle 5,
welche zur Messung des Drehmomentes bzw. der auf das Gestänge 7 aufgebrachten
Kraft ausgenützt
wird. Zu diesem Zweck ist der Nocken 25 mit einem Sensorschalter
in Form zweier einander zugewandter Drucktaster 29 versehen,
zwischen die der Finger 27 eingreift. Wenn das Drehmoment
bzw. die auf das Gestänge 7 aufgebrachte
Kraft eine vorgegebene Federkraft überwindet, wird der entsprechende
Drucktaster 29 betätigt.
Dies kann zur Endabschaltung des Motors 3 ausgenützt werden, wenn
die (nicht dargestellte) Karosserieklappe ihre Endstellung erreicht
hat, oder als ”Einklemmschutz” für die Finger
des Benützers
beim motorbetriebenen Schließen
der Klappe, oder auch als Auslöser
für das motorgetriebene
Schließen
der Klappe durch einfaches Antippen der geöffneten Klappe in Schließrichtung.
Je nachdem werden der eine und/oder der andere Drucktaster 26 als
Ein- und/oder Ausschalter verwendet.
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Der
Schneckenrad/Schnecke-Trieb 11, 12 ist in Richtung
von der Ausgangswelle 5 zur Eingangswelle 2 selbsthemmend
ausgeführt
und dient als Verriegelung des Systems sowohl im offenen als auch
im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung bzw. der Karosserieklappe.
Weiters dient dies als Dämpfung
gegenüber
dem Federspeicher bzw. während
des Schließvorganges.