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Die
Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung zum lösbaren
Arretieren eines verlagerbaren, insbesondere schwenk- bzw. klappbaren
oder verschiebbaren, Fahrzeugteiles, das bezüglich einer Strukturbaugruppe
eines Kraftfahrzeugs verlagerbar ist und das mittels der Feststellvorrichtung
(stufenlos) in einem jeweiligen Verlagerzustand arretierbar ist, nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Feststellvorrichtung umfasst ein erstes (strukturseitiges)
Reibelement sowie ein zweites, dem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil
zugeordnetes Reibelement, das bei einem Verlagern des Kraftfahrzeugteiles
relativ zu dem ersten Reibelement bewegt, insbesondere gedreht wird,
das dabei (unter Gleitreibungsbedingungen) mit einer Reibfläche
entlang einer zugeordneten Reibfläche des ersten Reibelementes
gleitet und das in einer Ruhelage des verlagerbaren Kraftfahrzeugteiles
mit seiner Reibfläche (unter Haftreibungsbedingungen) reibschlüssig
an der Reibfläche des ersten Reibelementes anliegt.
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Zur
Erzeugung eines Haftreibmomentes, welches eine zuverlässige
Arretierung der beiden Reibelemente und damit des verlagerbaren
Kraftfahrzeugteiles in einer jeweiligen Ruhelage gewährleistet,
kann eine Krafterzeugungseinrichtung, z. B. in Form von Federmitteln,
vorgesehen sein, die auf mindestens eines der beiden Reibelemente
derart einwirkt, dass die beiden Reibelemente die Tendenz haben,
sich mit den einander zugeordneten Reibflächen reibschlüssig
aneinander anzulegen.
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Um
die Haftreibung aufheben zu können, wenn die Kraftfahrzeugtür
(durch Verschwenken oder Verschieben) aus eine jeweiligen Ruhelage
heraus verlagert werden soll, ist das zweite Reibelement mit dem
verlagerbaren Kraftfahrzeugteil über einen Mitnehmer gekoppelt,
der sich im arretierten Zustand des Kraftfahrzeugteiles zunächst
in einer definierten Ausgangslage bezüglich des zweiten
Reibelementes befindet und der unter der Wirkung einer seitens des Kraftfahrzeugteiles
in die Feststellvorrichtung eingeleiteten Momentes (als Folge einer
Krafteinwirkung auf jenes Kraftfahrzeugteil) zunächst eine
begrenzte Relativbewegung bezüglich des zweiten Reibelementes
ausführt und der schließlich derart Drehmoment-übertragend
mit dem zweiten Reibelement zusammenwirkt, dass das zweite Reibelement
dann zusammen mit dem Mitnehmer und einhergehend mit einer Verlagerung
des Kraftfahrzeugteiles relativ zu dem ersten Reibelement gedreht
wird, wobei die beiden Reibelemente über ihre Reibflächen
unter Gleitreibungsbedingungen aneinander anliegen.
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Die
(stufenlose) Arretierbarkeit des verlagerbaren Kraftfahrzeugteiles
durch die zugeordnete Feststellvorrichtung muss dabei nicht zwingend
im gesamten, maximal möglichen Verstellbereich des entsprechenden
Kraftfahrzeugteiles vorgesehen sein. So kann es durchaus genügen,
wenn – je nach konkretem Anwendungsfall – ein
verlagerbares Kraftfahrzeugteil lediglich in einem Teilbereich seines
maximalen Verstellbereiches mittels der Feststellvorrichtung in
einer jeweiligen verlagerten Position arretierbar ist. Der Bereich,
in dem die Feststellvorrichtung wirksam ist, wird hier auch als
Verlagerungsbereich bezeichnet.
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Bei
dem im verlagerten Zustand (stufenlos) arretierbaren Kraftfahrzeugteil
kann es sich beispielsweise um eine Kraftfahrzeugtür (Seiten-
oder Hecktür) oder um eine Verschlussklappe (Front- oder Heckklappe)
eines Kraftfahrzeuges handeln, die bezüglich der Kraftfahrzeugstruktur
verlagert, insbesondere von dieser abgeklappt werden kann, zum Beispiel
um im Fall einer Kraftfahrzeugtür einen Zugang zum Fahrzeuginnenraum
oder im Fall einer Verschlussklappe einen Zugang zum Fahrzeugmotor oder
einem Kofferraum zu ermöglichen. Hierbei kann es gewünscht
sein, das entsprechende Kraftfahrzeugteil nicht bis in seine maximal
mögliche Schwenklage abzuklappen, sondern nur ein begrenztes
Abklappen in eine teilweise abgeklappte Lage mit einem gegenüber
der vollständig abgeklappten Lage kleineren Klappwinkel
vorzunehmen. Dies kann beispielsweise dann von Bedeutung sein, wenn
in der Umgebung eines Kraftfahrzeuges Drittfahrzeuge geparkt sind,
die beim Abklappen eines Kraftfahrzeugteiles nicht beschädigt
werden sollen. Es ist dann vorzusehen, das entsprechende Kraftfahrzeugteil
in seiner teilweise abgeklappten Lage so arretieren zu können,
dass es nicht schon durch einen Windstoß oder durch unabsichtliche
Berührung weiter abgeklappt wird, was ja eine Kollision
mit einem benachbarten Fahrzeug zur Folge haben könnte.
Hierfür sind an Kraftfahrzeugen so genannte Feststellvorrichtungen bekannt,
vergleiche
DE 10
2004 034 247 B3 .
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Hierbei
ist von Bedeutung, dass eine derartige Feststellvorrichtung einerseits
eine hinreichende Leichtgängigkeit eines verlagerbaren
Kraftfahrzeugteils, wie zum Beispiel einer Fahrzeugtür,
beim Öffnen oder Schließen gewährleistet,
andererseits aber das entsprechende Kraftfahrzeugteil in einem jeweiligen
verlagerten Zustand so sicher arretiert, dass auch stärkere
Windstöße oder dergleichen nicht zu einem weiteren
Verlagern führen, vergleiche
DE 20 2007 009 824 U1 und
DE 20 2007 010 232
U1 .
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Feststellvorrichtung
der eingangs genannten Art im Hinblick auf den Bedienkomfort und
gleichzeitig eine sichere Arretierbarkeit eines verlagerten Kraftfahrzeugteiles
weiter zu verbessern.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung
einer Feststellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach
ist dem Mitnehmer ein (vorgespanntes) elastisches Element zugeordnet,
auf das der Mitnehmer (unter Erhöhung von dessen Vorspannung bzw.
elastischer Energie) über eine erste Steuerkontur einwirkt,
wenn er bei Einleitung eines Momentes in die Feststellvorrichtung
aus seiner Ausgangslage ausgelenkt wird, wobei das elastische Element
zunehmend verspannt wird; weiterhin wirkt der Mitnehmer über
eine zweite Steuerkontur derart mit dem zweiten Reibelement zusammen,
dass das zweite Reibelement bei einer Auslenkung des Mitnehmers aus
seiner Ausgangslage, bei der der Mitnehmer sich relativ zu dem zweiten
Reibelement bewegt, mit seiner Reibfläche von der zugeordneten
Reibfläche des ersten Reibelementes abhebbar ist.
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Das „Abheben” bedeutet
dabei nicht, dass die beiden Reibflächen tatsächlich
soweit voneinander entfernt werden müssten, bis sie einen
tatsächlichen Abstand voneinander aufweisen, obwohl auch eine
solche Erfindungsvariante umsetzbar ist. Es kann jedoch schon genügen,
wenn das zweite Reibelement – entgegen der Wirkung der
die beiden Reibelemente gegeneinander verspannenden Federmittel – derart
mit einer Kraft in einer Richtung weg von der Reibfläche
des ersten Reibelementes beaufschlagt wird, dass das zwischen den
beiden Reibelementen wirkende Reibelement substantiell reduziert wird
und hierdurch die Arretierung der beiden Reibelemente im Wesentlichen
aufgehoben wird.
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Die
erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil,
dass das sogenannte Losbrechmoment, also dasjenige Moment, das in
die Feststellvorrichtung eingeleitet werden muss, um das zweite
Reibelement aus seiner arretierten Ruhelage heraus relativ zu dem
ersten Reibelement bewegen zu können, nicht unmittelbar
durch das Haftmoment vorgegeben wird, unter dem die beiden Reibelemente
im arretierten Zustand reibschlüssig aneinander anliegen.
Vielmehr kann das Losbrechmoment gezielt durch die Auswahl (Federkonstante)
des dem Mitnehmer zugeordneten elastischen Elementes sowie durch
die Ausgestaltung der beiden Steuerkonturen bestimmt werden.
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Hierdurch
lässt sich erreichen, dass einerseits über ein
hinreichend großes Haftreibmoment, welches durch die Verspannung
der beiden Reibelemente über die hierfür vorgesehenen
Krafterzeugungseinrichtung (Federmittel) bestimmt ist, eine zuverlässige
Arretierung der Feststellvorrichtung in der Ruhelage des auslenkbaren
Kraftfahrzeugteiles gewährleistet ist. Gleichzeitig kann
durch geeignete Auswahl und Verspannung des am Mitnehmer angreifenden
elastischen Elementes sowie durch Ausgestaltung der Steuerkonturen
das Losbrechmoment so gewählt werden, dass eine bestimmungsgemäße Verlagerung
der Kraftfahrzeugtür durch eine Person nach Überwindung
eines geeigneten, hinreichenden Bedienkomfort gewährleistenden
Losbrechmomentes auslösbar ist.
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Wird
in die Feststellvorrichtung ein Moment eingeleitet, während
sich das zugehörige Kraftfahrzeugteil in einer (durch vorherige
Verlagerung erreichten) Ruhelage befindet, so liegen die beiden Reibelemente
zunächst unter Haftreibungsbedingungen mit ihren Reibflächen
aneinander an. Die Einleitung eines Momentes in die Feststellvorrichtung
führt dann nicht ohne weiteres zu einer Relativbewegung der
beiden Reibelemente, da dem die vergleichsweise großen
Haftreibungskräfte entgegenwirken.
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Wenn
das – durch Krafteinwirkung auf das verlagerbare Kraftfahrzeugteil
hervorgerufene – in die Feststellvorrichtung eingeleitete
(Dreh-)Moment hinreichend groß ist, um eine begrenzte Bewegung des
Mitnehmers relativ zu dem zweiten Reibelement unter Deformation
des mit dem Mitnehmer zusammenwirkenden elastischen Elementes auszulösen, so übt
der Mitnehmer hierbei, gegebenenfalls nach Überwindung
eines gewissen Drehwinkelspieles, über die zweite Steuerkontur
derart auf das zweite Reibelement ein, dass letzteres entgegen der
Wirkung der die beiden Reibelemente gegeneinander verspannenden
Krafterzeugungseinrichtung beaufschlagt wird und die beiden Reibelemente
unter der Wirkung des eingeleiteten Drehmomentes relativ zueinander
verdreht werden können, einhergehend mit einer entsprechenden
Verlagerung des zugehörigen Kraftfahrzeugteiles.
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Der
Mitnehmer kann dabei insbesondere derart bezüglich des
zweiten Reibelementes gelagert sein, dass bei einer Einleitung eines
Momentes in die Feststellvorrichtung, die zu einer (Dreh-)Bewegung des
Mitnehmers führt, zunächst der Mitnehmer über die
erste Steuerkontur mit dem zugeordneten elastischen Element zusammenwirkt
und hierbei – sofern sich der Mitnehmer unter der Wirkung
des eingeleiteten Momentes unter Verspannung des zugeordneten elastischen
Elementes aus seiner Ausgangslage heraus verdrehen lässt – über
die zweite Steuerkontur das zweite Reibelement vom ersten Reibelement
abhebt und der Mitnehmer erst dann dass zweite Reibelement bei seiner
Drehbewegung mitnehmen kann, so dass bei einer weiteren Drehbewegung
des Mitnehmers – unter fortdauernder Wirkung eines in die Feststellvorrichtung
eingeleiteten Momentes – das zweite Reibelement relativ
zu dem ersten Reibelement gedreht wird – unter gleichzeitiger
Verlagerung des zugehörigen Kraftfahrzeugteiles.
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Die
Mitnahme des zweiten Reibelementes durch den Mitnehmer, so dass
das zweite Reibelement gemeinsam mit dem Mitnehmer gedreht wird, kann
dabei in einfacher Weise über die Steuerkontur erfolgen,
indem der Mitnehmer über die Steuerkontur derart mit dem
zweiten Reibelement zusammenwirkt, dass sich dass zweite Reibelement
bei einer Drehbewegung des Mitnehmers mitdreht, wenn das zweite Reibelement
lediglich unter Gleitreibungsbedingungen mit dem ersten Reibelement
zusammenwirkt, nicht aber unter Haftreibungsbedingungen an diesem haftet.
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Der
Mitnehmer kann beispielsweise (drehfest) auf einer Welle angeordnet
sein, die bei Einleitung eines Momentes in die Feststellvorrichtung, ausgelöst
durch eine Krafteinwirkung auf das verlagerbare Kraftfahrzeugteil,
gedreht wird, wobei schließlich – nach Überwindung
des beschriebenen Losbrechmomentes – das zweite Reibelement
vom Mitnehmer mitgenommen wird und sich um die Wellenachse relativ
zu dem ersten Reibelement dreht.
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Zur
Einwirkung des Mitnehmers auf das zugeordnete elastische Element über
eine (erste) Steuerkontur kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der
Mitnehmer über ein (unter zunehmender Deformation und Verspannung
des elastischen Elementes) axial bewegliches Steuerglied auf das
elastische Element einwirkt, wobei auf jenem Steuerglied eine Steuerkontur
(konvexe Steuerkurve) derart verläuft, dass bei einer Drehbewegung
des Mitnehmers aus seiner Ausgangslage heraus das Steuerglied in
axialer Richtung bewegt wird. Hierbei kann die Steuerkontur insbesondere
eine ortsabhängige Steigung derart aufweisen, dass die
Steigung desjenigen Kurvenabschnittes, auf den der Mitnehmer (z.
B. über einen Mitnehmerzapfen) einwirkt, mit zunehmender Auslenkung
des Mitnehmers aus seiner Ausgangslage abnimmt (abflachende Steuerkurve).
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Die
zweite Steuerkontur, über welche der Mitnehmer bei einer
Auslenkung (Drehbewegung) aus seiner Ausgangslage heraus auf das
zweite Reibelement einwirken kann, um dieses von dem ersten Reibelement
abzuheben, kann (geradlinig oder gekrümmt) geneigt zur
axialen Richtung der Feststellvorrichtung verlaufen, so dass hierüber
eine Drehbewegung des Mitnehmers in eine axiale Bewegung des zweiten
Reibelementes relativ zu dem ersten Reibelement umgesetzt werden
kann, bei der die Reibflächen der beiden Reibelemente tendenziell voneinander
weg bewegt werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung wirkt das elastische Element, welches
bei einer ersten Auslenkung des Mitnehmers aus seiner Ausgangslage
heraus zunehmend verspannt wird, auf das zweite Reibelement ein,
und zwar derart, dass das zweite Reibelement mit zunehmender Auslenkung
des Mitnehmers mit steigender Kraft gegen das erste Reibelement
gedrückt wird. Hierdurch wird bei einer ersten Auslenkung
des Mitnehmers die Haftreibung zwischen den einander zugeordneten
Reibelementen, welche eine Drehbewegung des zweiten Reibelementes
bezüglich des ersten Reibelementes und somit eine Verlagerung
des zugeordneten Kraftfahrzeugteiles verhindern soll, noch verstärkt.
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Das
Beaufschlagen des zweiten Reibelementes in einer Richtung weg von
der Reibfläche des ersten Reibelementes durch Einwirkung
des Mitnehmers auf das zweite Reibelement erfolgt in diesem Fall
auch entgegen der Wirkung des (verspannten) elastischen Elementes.
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Bei
dieser Erfindungsvariante kann die Federkonstante bzw. Vorspannung
solcher Federmittel, über die die beiden Reibelemente gegeneinander verspannt
sind, entsprechend geringer gewählt werden, da hier die
von dem elastischen Element ausgeübte Vorspannkraft bei
Verspannen der beiden Reibelemente gegeneinander unterstützend
hinzutritt.
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Das
die erste Steuerkontur ausbildende Steuerglied kann nach Art eines
Steuerkolbens längsverschieblich entweder unmittelbar im
zweiten Reibelement oder alternativ in einer am zweiten Reibelement
vorgesehenen Führungsbuchse geführt sein. Die
längsverschiebliche Führung kann hierbei z. B.
durch einen Eingriff eines Führungszapfens in eine zugeordnete
Führungsnut erreicht werden.
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Die
erwähnte Führungsbuchse kann wiederum über
eine weitere, dritte Steuerkontur mit dem zweiten Reibelement zusammenwirken.
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Vorteilhaft
ist den Reibflächen der beiden Reibelemente ein fließfähiges
Zusatzmedium zugeordnet, welches bei einer Bewegung des zweiten Reibelementes
mit seiner Reibfläche entlang der Reibfläche des
ersten Reibelementes zwischen jene Reibflächen gelangen
kann, um die Gleitreibung zu reduzieren, insbesondere so, dass das
Verhältnis der statischen Haftreibung zur Gleitreibung,
verglichen mit einem trockenen Betrieb der Anordnung (ohne Zusatzmedium),
substanziell erhöht wird.
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Um
während einer durch das Verlagern des Kraftfahrzeugteils
ausgelösten Relativbewegung des zweiten Reibelementes bezüglich
des ersten Reibelementes fließfähiges Zusatzmedium
zwischen die einander zugewandten Reibflächen einander
zugeordneter Reibelemente bringen zu können, sind an mindestens
einem der Reibelemente, insbesondere am bewegbaren zweiten Reibelement,
Taschen oder Kanäle vorgesehen, die z. B. durch zurückgesetzte Strukturen
des Reibelementes gebildet werden können. Hierzu kann eine
Reibfläche eines Reibelementes auch aus einer Vielzahl
balliger Abschnitte bestehen, die an den Stellen, an denen sie jeweils
zusammentreffen, Kanäle ausbilden. Weiterhin können
eine noppenartige Oberflächenstruktur eines Reibelementes
und/oder entlang einer Verspannungsrichtung der Reibelemente erstreckte
Nuten, Rillen oder dergleichen und/oder schraubenartig umlaufende Nuten,
Rillen oder dergleichen am Reibelement vorgesehen sein.
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Als
Reibpaarungen, die für die miteinander zusammen wirkenden
Reibflächen der beiden Reibelemente eingesetzt werden können,
insbesondere auch in Kombination mit einem Zusatz- bzw. Zwischenmedium,
eigenen sich beispielsweise Stahl für die eine und Kunststoff
für die andere Reibfläche oder Leichtmetallguss
einerseits/Kunststoff andererseits oder Kunststoff/Kunststoff oder
Stahl/Leichtmetallguss. Als geeignete Kunststoffe haben sich dabei in
Experimenten vor allen Polyamid (PA), Polyurethan (PU), Polystyrol
(PS), Polycarbonat (PC), Polyoxymethylen (POM), Polysulfon (PSU),
Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylenester (PPE), Polyetheretherketon (PEEK)
sowie Acryl-Butadien-Styrol (ABS) erwiesen.
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Als
Zusatz- bzw. Zwischenmedium eignen sich Öl, insbesondere Öle,
die einen gegebenenfalls für eine Reibfläche verwendeten
Kunststoff nicht (durch Ätzen, Aufquellen oder dergleichen)
beeinträchtigen, sowie Emulsionen und Dispersionen auf der
Basis von Öl und weiterhin pastöse Schmiermittel,
wie zum Beispiel Fett. Ein konkretes Beispiel für ein Zusatzmedium
ist Fluorsilikon-Basisöl mit Ester-Additiven.
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Das
Zusatz- bzw. Zwischenmedium wird dabei vorteilhaft in einem Gehäuse
aufgenommen, das – wie weiter unten näher beschrieben – weiterhin
zur Aufnahme der mindestens zwei Reibelemente dient, wobei insbesondere
auch gehäusefeste Reibelemente vorgesehen sein können.
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Bei
der Verwendung eines pastösen Schmiermittels als Zusatz-
bzw. Zwischenmedium ist ein vergleichsweise geringerer Aufwand bei
der Dichtung des Gehäuses erforderlich als im Fall eines
stärker fließfähigen Öles. Zur
Verteilung eines pastösen Schmiermittels können
so genannte Fetträumer, wie zum Beispiel Wischer, vorgesehen
sein, um das Fett zu den zu schmierenden Flächen, insbesondere
den Reibflächen der Reibelemente, zu transportieren.
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Als
geeignet haben sich bei der Verwendung eines Öles als Zusatz-
bzw. Zwischenmedium u. a. die Kombinationen Stahl/PA, Stahl/PEEK
und POM/POM für die miteinander zusammenwirkenden Reibflächen
der Reibelemente erwiesen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eines der Reibelemente,
insbesondere das zweite Reibelement, zur Einlagerung des Zusatz-
bzw. Zwischenmediums geeignet, beispielsweise durch die Verwendung
eines Materials, in dessen Molekularstruktur das Medium einlagerbar
ist, oder die Verwendung eines porösen Materials, in dessen Kapillarstruktur
das Medium eingelagert werden kann. Weiterhin kann mindestens ein
Reibelement, insbesondere das zweite Reibelement, in seinem Inneren
ein Reservoir für das Zusatz- bzw. Zwischenmedium aufweisen
und außerdem mit einer offenporigen Kapillarstruktur versehen
sein.
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Durch
die zwischen den beiden Reibelementen wirkende Vorspannkraft, die
beispielsweise von einem Federelement als Federmittel aufgebracht werden
kann, lassen sich die beiden Reibelemente mit ihren Reibflächen
gezielt so gegeneinander verspannen, dass unter Nutzung der unterschiedlichen Stärke
einer Gleitreibung einerseits und einer statischen Haftreibung andererseits – in
Abhängigkeit von den für die Reibflächen
der Reibelemente verwendeten Materialien – zum einen ein
möglichst leichtgängiges Verlagern des besagten
Kraftfahrzeugteiles (unter der Wirkung einer Gleitreibung an der
Feststellvorrichtung) ermöglicht wird und zum anderen die
Feststellvorrichtung das Kraftfahrzeugteil in verlagerter Lage möglichst
sicher arretiert (unter der Wirkung einer statischen Haftreibung
an der Feststellvorrichtung). Das jeweilige Material für
die miteinander zusammenwirkenden Reibflächen der beiden
Reibelemente wird also derart gewählt, dass die statische
Haftreibung zwischen den Reibflächen einander zugeordneter
Reibelemente substantiell größer ist als die Gleitreibung,
um einerseits Leichtgängigkeit beim Verlagern des Kraftfahrzeugteiles und
andererseits dessen sicherer Arretierung in verlagerter Lage zu
ermöglichen. Hierfür stehen – wie oben
angegeben – unterschiedliche Materialpaarungen für
die zusammenwirkenden Reibflächen der Feststellvorrichtung
zur Verfügung, die zudem mit einem fließfähigen
Zusatz- bzw. Zwischenmedium kombiniert werden können.
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Indem
das zweite Reibelement entlang der Wirkrichtung der Vorspannkraft
nachführbar bezüglich des anderen, ersten Reibelementes
gelagert ist, kann unter der Wirkung der Vorspannkraft und unter Ausnutzung
der nachführbaren Lagerung des zweiten Reibelementes gewährleistet
werden, dass auch nach langer Betriebsdauer der Feststellvorrichtung an
einem Kraftfahrzeug stets die gewünschten Reibverhältnisse
aufrechterhalten werden, weil die Reibflächen der beiden
Reibelemente dauerhaft mit einer bestimmten Vorspannkraft gegeneinander
gedrückt werden. Hierbei wird durch die Nachführbarkeit
des einen Reibelementes entlang der Wirkrichtung der Vorspannkraft
erreicht, dass die Reibelemente zur Erzeugung gewünschter
Reibungskräfte in definierter Weise miteinander zur Anlage
gebracht werden können.
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Dabei
ist das zweite Reibelement insbesondere so entlang der Wirkrichtung
der Vorspannkraft beweglich (verschieblich) bezüglich des
ersten Reibelementes gelagert, dass das zweite Reibelement unter
der Wirkung der Vorspannkraft zur Erzeugung weitgehend konstanter
Reibungsverhältnisse selbsttätig nachgeführt
werden kann. Hierbei können für eine definierte
Führung des zweiten Reibelementes entlang der Wirkrichtung
der Vorspannkraft geeignete Führungsmittel vorgesehen sein.
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Zur
Erzeugung einer Vorspannkraft, insbesondere einer elastischen Vorspannkraft,
zwischen den beiden Reibelementen kann als Federmittel ein Federelement,
zum Beispiel in Form einer Druck- oder Zugfeder, Biegefeder, dienen,
die auf zumindest eines der beiden Reibelemente einwirkt. Beispiele
für geeignete Federn sind Schrauben- und Tellerfedern sowie
ein gummielastisches Element. Alternativ können hierfür
beispielsweise die am zweiten Reibelement wirkende Gravitationskraft
oder magnetische Kräfte vorgesehen sein.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Gehäuse vorgesehen,
in dem die beiden Reibelemente angeordnet sind, wobei insbesondere
eines der beiden Reibelemente gehäusefest und das andere
(zweite) Reibelement derart beweglich bezüglich des Gehäuses
angeordnet sein kann, dass die beiden Reibelemente beim Verlagern
des zugeordneten Kraftfahrzeugteiles relativ zueinander bewegbar
sind und ihre Reibflächen dabei aneinander gleiten. Das Gehäuse
kann beispielsweise fahrzeugstrukturseitig angeordnet sein, während
das bezüglich des Gehäuses bewegliche Reibelement
dem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil zugeordnet ist. Die gehäusefeste Anordnung
eines Reibelementes bedeutet dabei nicht, dass das entsprechende
Reibelement zwingend starr am Gehäuse angeordnet sein müsste; vielmehr
kann auch eine spielbehaftete oder elastische Anordnung am Gehäuse
vorgesehen sein, etwa um ein Nachführen unter der Wirkung
der Vorspannung des elastischen Elementes zu ermöglichen.
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Das
dem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil zugeordnete zweite Reibelement
kann derart (über einen Koppelmechanismus unter Einschluss
des Mitnehmers) mit jenem Kraftfahrzeugteil gekoppelt sein, dass
es beim Verlagern des Kraftfahrzeugteiles (um eine Achse) gedreht
wird.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Reibflächen der beiden Reibelemente
unter einem (spitzen) Winkel geneigt zu der Wirkrichtung der Vorspannkraft
verlaufen, so dass in Abhängigkeit von jenem Winkel (Keilwinkel)
eine Kraftverstärkung nach dem Keilprinzip erfolgt. Im
Fall einer rotationssymmetrischen Ausbildung der Reibelemente und
der zugehörigen Reibflächen, insbesondere bezüglich
einer Drehachse des zweiten Reibelementes, können die einander
zugeordneten Reibflächen beispielsweise jeweils konisch
ausgebildet sein.
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Nach
einer anderen Ausführungsform erstrecken sich die miteinander
zusammenwirkenden Reibflächen der beiden Reibelemente jeweils
senkrecht zu der Wirkrichtung der Vorspannkraft. Die Reibelemente
können dann beispielsweise jeweils scheibenartig ausgebildet
und entlang einer axialen Richtung der Feststellvorrichtung hintereinander
angeordnet sein.
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Wenn
das dem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil zugeordnete zweite Reibelement über
ein Getriebe mit diesem gekoppelt ist, so lassen sich hierdurch bestimmte,
vorgebbare Übersetzungsverhältnisse herstellen,
insbesondere zur Erhöhnung der Bewegungsgeschwindigkeit
des zweiten Reibelementes, und/oder es können baulich bedingte
Distanzen zwischen einem Abtriebselement des verlagerbaren Kraftfahrzeugteiles
und dem zweiten Reibelement überbrückt werden,
und/oder es kann eine Umlenkung der Bewegungsrichtung des zweiten
Reibelementes bezogen auf eine auslösende Verlagerung (Auslenkbewegung)
des zugehörigen Kraftfahrzeugteiles erfolgen.
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Gemäß einem
konkreten Ausführungsbeispiel ist das zweite Reibelement über
den Mitnehmer mitdrehend mit einer Welle verbunden, die (als Bestandteil
eines Koppelmechanismus zwischen verlagerbarem Kraftfahrzeugteil
und zweitem Reibelement) bei einem Verlagern des Kraftfahrzeugteiles gedreht
wird, wobei die Vorspannkraft entlang der Erstreckungsrichtung der
Welle wirkt und das zweite Reibelement entlang jener Richtung beweglich
relativ der Welle gelagert ist, zum Beispiel über eine
Nut-Feder-Verbindung oder sonstige formschlüssige Verbindungen
(unter Zwischenschaltung des Mitnehmers), die zwar eine (begrenzte)
Längsbewegung des zweiten Reibelementes entlang der Welle
gestatten, nicht aber eine freie Drehbewegung des Reibelementes um
die Wellenachse.
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Neben
den vorstehend erwähnten Anwendungen der Erfindung auf
Kraftfahrzeugtüren, Front- oder Heckklappen und sonstige
der Kraftfahrzeugkarosserie zugeordnete Komponenten, lässt
sich eine erfindungsgemäß gestaltete Feststellvorrichtung auch
zur Arretierung einer Vielzahl anderer Kraftfahrzeugteile verwenden,
wie z. B. eines (manuell) verstellbaren Laderaumbodens oder eines
(manuell) verstellbaren Rollos, das eine elastisch vorgespannte
Wickelvorrichtung aufweist und das in unterschiedlichen von der
Wickelvorrichtung abgewickelten Positionen feststellbar sein soll.
Eine weitere Anwendung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung
als Hemmvorrichtung bei (elektrischen) Antrieben, z. B. für
Fensterheber, Sitzverstellungen, Türverstellungen, Ladebodenverstellungen
usw. So kann auf eine selbsthemmende Auslegung derartiger Antriebe
verzichtet werden, wenn die Hemmung abtriebsseitig eingeleiteter
Kräfte bzw. Drehmomente durch eine hierfür vorgesehene
Feststellvorrichtung übernommen wird. Hierdurch lassen sich
Verbesserungen des Wirkungsgrades jener Antriebe erreichen. Allgemein
kann die erfindungsgemäße Feststellvorrichtung
somit bei (beliebigen) Kraftfahrzeugteilen angewandt werden, die
durch Bewegung verlagerbar sind und die in einer bestimmten verlagerten
Position arretiert werden sollen.
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Dementsprechend
muss es sich bei der Strukturbaugruppe des Kraftfahrzeugs, bezüglich
der das Kraftfahrzeugteil zu verlagern ist, bzw. bei der Strukturbaugruppe
des Kraftfahrzeugs, bezüglich der das nicht gemeinsam mit
dem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil bewegbare erste Reibelement
festzulegen ist, nicht zwingend um eine Komponente der Kraftfahrzeugkarosserie
handeln. Vielmehr kann hierfür allgemein eine Basis, z.
B. in Form eines Gehäuses, dienen, an der sich das erste
Reibelement der Feststellvorrichtung (unmittelbar oder mittelbar über
weitere Elemente) so anordnen lässt und bezüglich
der das zweite Reibelement derart beweglich ist, dass bei einem
Verlagern des der Feststellvorrichtung zugeordneten Kraftfahrzeugteiles
das zweite Reibelement bezüglich des ersten Reibelementes bewegt
wird.
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Eine
strukturseitige Anordnung des ersten Reibelementes bedeutet dabei
nicht zwingend, dass jenes Reibelement starr an der entsprechenden Strukturbaugruppe
des Kraftfahrzeugs fixiert sein muss. Vielmehr kann beispielsweise
eine federnde Lagerung oder eine entlang der Vorspannung eines elastischen
Elementes begrenzt bewegliche Lagerung vorgesehen sein.
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Die
Dimensionierung, also die gewählte Größe
der Reibflächen der beiden Reibelemente, eines etwaigen
Keilwinkels der Reibflächen und der Vorspannkraft, die
auf das zweite Reibelement ausgeübt wird, sowie die Materialauswahl
der zusammenwirkenden Reibflächenpaare und des fließfähigen
Zwischenmediums erfolgt in Abhängigkeit von den technischen
Anforderungen im jeweiligen Einzelfall, also etwa in Abhängigkeit
von hydrodynamischen Bedingungen sowie zulässiger Flächenpressungen
und Verschleißparameter.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren
deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Feststellvorrichtung für
eine Kraftfahrzeugtür in einem schematischen Längsschnitt;
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2A ein
erstes Detail der Anordnung aus 1 in einem
Querschnitt;
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2B ein
zweites Detail der Anordnung aus 1 in einem
Querschnitt;
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3 eine
schematische Darstellung des Drehmomentverlaufes bei Einleitung
eines Drehmomentes in die zunächst arretierte Feststellvorrichtung;
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Feststellvorrichtung
für eine Kraftfahrzeugtür in einem schematischen
Längsschnitt;
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5A ein
erstes Detail der Anordnung aus 4 in einem
Querschnitt;
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5B ein
zweites Detail der Anordnung aus 4 in einem
Querschnitt;
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5C ein
drittes Detail der Anordnung aus 4 in einem
Querschnitt;
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6 eine
schematische Darstellung des Drehmomentverlaufes bei Einleitung
eines Drehmomentes in die zunächst arretierte Feststellvorrichtung;
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7 ein
drittes Ausführungsbeispiel einer Feststellvorrichtung
für eine Kraftfahrzeugtür in einem schematischen
Längsschnitt;
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8A ein
erstes Detail der Anordnung aus 7 in einem
Querschnitt;
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8B ein
zweites Detail der Anordnung aus 4 in einem
Querschnitt;
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9A eine
perspektivische Darstellung der seitlichen Fahrzeugstruktur eines
Kraftfahrzeugs mit einer aufgeklappten Fahrzeugtür;
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9B eine
perspektivische Darstellung der Rückseite eines Kraftfahrzeugs
mit einer aufgeklappten Hecktür.
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9A zeigt
einen Ausschnitt der seitlichen Fahrzeugstruktur (Karosserie K)
eines Kraftfahrzeugs, die zusammen mit dem Dachbereich D des Kraftfahrzeugs
eine Türöffnung O definiert und umschließt,
durch die hindurch ein Fahrgast das Innere des Kraftfahrzeugs betreten
kann. Zum Verschließen der Türöffnung
O ist ein verlagerbares bzw. auslenkbares Kraftfahrzeugteil in Form
einer klappbaren Seitentür S vorgesehen, die in 9A in
teilweise abgeklappter Lage dargestellt ist. Das Abklappen einer Seitentür
S eines Kraftfahrzeugs von der Fahrzeugstruktur K in eine nur teilweise
abgeklappte Lage erfolgt beispielsweise regelmäßig
dann, wenn neben dem Kraftfahrzeug ein Drittfahrzeug parkt, so dass die
Seitentür S nicht beliebig weit geöffnet werden kann,
ohne mit dem Drittfahrzeug zu kollidieren. Es ist dann wichtig,
dass die Seitentür S in der teilweise aufgeklappten Lage
so arretiert ist, dass sie nicht schon durch einen Windstoß oder
unbeabsichtigtes Berühren seitens eines Passanten weiter
aufgeklappt wird, da sie hierdurch mit dem benachbarten Drittfahrzeug
kollidieren könnte. Hierfür sind so genannte Feststellvorrichtungen
vorgesehen, mit denen eine Seitentür S in teilweise aufgeklappter
Lage arretierbar ist.
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Ziel
ist es, eine solche Feststellvorrichtung so zu gestalten, dass sie
einerseits eine zuverlässige Arretierung einer Kraftfahrzeugtür
in teilweise aufgeklappter Lage ermöglicht, gleichzeitig
aber eine gewünschte Leichtgängigkeit der Fahrzeugtür
beim Auf- und Zuklappen nicht beeinträchtigt. Unterschiedliche
Ausführungsbeispiele von Feststellvorrichtungen, mit denen
dieses Ziel erreichbar ist, werden nachfolgend anhand der 1 bis 2B beschrieben
werden.
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Zuvor
sei anhand 9B noch darauf hingewiesen,
dass Feststellvorrichtungen der genannten Art nicht nur bei Seitentüren
eines Kraftfahrzeugs, sondern beispielsweise auch bei einer an der
Rückseite R eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen und zum Verschließen
eines Laderaums L dienenden Hecktür bzw. Heckklappe H vorgesehen
sein können. Weitere mögliche Einsatzgebiete sind
Kofferraumklappen, Motorklappen, Schiebetüren, verstellbare
Ladeböden, Rollos und sonstige Fahrzeugteile, die relativ
zu einer Strukturbaugruppe des Kraftfahrzeugs verlagerbar (auslenkbar)
sind. Nachfolgend wird jeweils allgemein von auslenkbaren Kraftfahrzeugteilen
gesprochen werden, wobei insbesondere verschwenkbare (klappbare)
jedoch auch verschiebbare Kraftfahrzeugteile umfasst sein sollen.
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1 zeigt
in einem Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Feststellvorrichtung, mittels der ein auslenkbares Kraftfahrzeugteil,
wie zum Beispiel eine Seitentür gemäß 9A oder
eine Hecktür gemäß 9B oder
eine Schiebetür, in teilweise ausgelenkter Lage arretierbar
ist.
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Die
Feststellvorrichtung umfasst ein Gehäuse 5 mit
einem Gehäuseunterteil 51 und einem Gehäuseoberteil 52,
die durch geeignete Befestigungsmittel, zum Beispiel in Form einer
Schraub-, Niet-, Klebe- oder Schweißverbindung, aneinander
befestigt sind. In dem Gehäuse 5 sind zwei Reibelemente 1, 2 angeordnet,
die über einander zugewandte Reibflächen 10, 20 miteinander
in Eingriff bringbar sind, um durch die hierbei wirkende (statische)
Haftreibung ein auslenkbares Kraftfahrzeugteil stufenlos in teilweise
ausgelenkter Lage arretieren zu können.
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Das
erste Reibelement 1 wird gebildet durch einen Abschnitt
der Innenwand des Gehäuses 5, genauer einen Abschnitt
der Innenwand des Gehäuseunterteils 51, der rotationssymmetrisch
bezüglich einer Gehäuseachse A ausgebildet ist
und der eine sich zum Gehäuseboden 50 des Gehäuseunterteils 51 hin
konisch verjüngende Reibfläche 10 des
ersten Reibelementes 1 definiert bzw. ausbildet. Somit
ist das erste Reibelement 1 gehäusefest gestaltet,
indem dessen bezüglich der Gehäuseachse A rotationssymmetrische,
sich konisch verjüngende Reibfläche 10 einen
unmittelbaren Bestandteil einer ringförmig umlaufenden
inneren Seitenwand des Gehäuses 5 bildet. Alternativ
kann ein gehäusefestes erstes Reibelement beispielsweise
auch dadurch realisiert werden, dass ein von der Innenwand des Gehäuses separates
Reibelement im Inneren des Gehäuses fixiert wird.
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Das
zweite Reibelement 2 steht über einen Mitnehmer 6 in
einer nachfolgend näher zu beschreibenden Art und Weise
mit einer Welle 3 in Wirkverbindung, die in einer zugeordneten
Lageröffnung 53 des Gehäuses 5 drehbar
gelagert ist, deren Drehachse A mit der Gehäuseachse zusammenfällt,
bezüglich der das erste Reibelement 1 rotationssymmetrisch
geformt ist und die mittels einer an der Welle 3 festgelegten
und den Rand der Lageröffnung 53 hintergreifenden
Lagerscheibe 33 axial gesichert ist. Das zweite Reibelement 2 ist
ebenfalls (abgesehen von einer möglichen Strukturierung
seiner Reibfläche 20) im Wesentlichen rotationssymmetrisch
bezüglich jener Achse A ausgebildet und verjüngt
sich – ebenso wie das erste Reibelement 1 – zu
dem (am Gehäuseunterteil 51 vorgesehenen) Gehäuseboden 50 hin. Hierdurch
definiert das zweite Reibelement 2 an seinem äußeren
Umfang eine konische Reibfläche 20, die der konischen
Reibfläche 10 des ersten Reibelementes gegenüberliegt
und mit dieser reibschlüssig in Eingriff bringbar ist.
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Zusätzlich
ist die Welle 3 mit einem Endabschnitt 35 in einem
der Lageröffnung 53 des Gehäuses 5 gegenüberliegenden
Gehäusebereich, nämlich am Gehäuseboden 50 gelagert,
und zwar in einer Lagerbuchse 56, die in einer Aussparung 55 des
Gehäusebodens 50 angeordnet ist.
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Um
die Reibflächen 10, 20 der beiden Reibelemente 1, 2 reibschlüssig
miteinander in Eingriff zu bringen, sind als Krafterzeugungseinrichtung
Federmittel 4 in Form eines Federelementes, genauer in Form
einer als Druckfeder ausgestalteten Schraubenfeder, vorgesehen,
das sich einerseits an einem von der Welle 3 radial vorspringenden
Stützabschnitt 34 und andererseits am zweiten
Reibelement 2 abstützt, und zwar derart, dass
die Federmittel 4 die Tendenz haben, das zweite Reibelement 2 gegen das
erste Reibelement 1 zu verspannen und hierdurch die beiden
Reibflächen 10, 20 miteinander in Eingriff
zu bringen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Wirkrichtung
R der von den vorgespannten Federmitteln 4 aufgebrachten
Kraft bzw. Vorspannung derart, dass sie sich entlang der Welle 3 bzw.
deren Achse A erstreckt und das zweite Reibelement 2 in axialer
Richtung a gegen das erste Reibelement 1 verspannt.
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Die
Welle 3 wirkt vorliegend außerdem über zwei
von dem drehfest mit der Welle 3 verbundenen Mitnehmer 6 abstehende,
jeweils außermittig bezüglich der Achse A angeordnete
Mitnehmerzapfen 61 mit einem Steuerglied 7 zusammen,
das axial verschieblich in einer zentralen Ausnehmung 25 des zweiten
Reibelementes 2 angeordnet ist. Hierbei greift das Steuerglied 7 über
zwei seitlich abstehende Führungszapfen 76 jeweils
in eine zugeordnete, in axialer Richtung a erstreckte Längsführung 26 des zweiten
Reibelementes 2 ein, so dass das Steuerglied 7 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 lediglich axial bewegt, nicht
aber verdreht werden kann, vergl. 2A. Im
Ergebnis ist somit das Steuerglied 7 nach Art eines Kolbens
in axialer Richtung a verschieblich am bzw. im zweiten Reibelement 2 geführt.
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Dem
jeweiligen Mitnehmerzapfen 61 ist dabei an dem Steuerglied 7 je
eine Steuerkontur in Form einer Steuerkurve 71 zugeordnet,
auf der sich der jeweilige Mitnehmerzapfen 61 bewegt, wenn
der Mitnehmer 6 bei Einleitung eines Drehmomentes in die
Welle 3 gemeinsam mit letzterer um die Achse A gedreht
wird. Alternativ kann die jeweilige Steuerkurve 71 am Mitnehmer 6 vorgesehen
sein und beispielsweise mit einem am Steuerglied 7 vorgesehenen
Steuerzapfen zusammenwirken.
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Die
jeweilige Steuerkontur 71 ist so gestaltet, dass durch
Zusammenwirken des zugeordneten Mitnehmerzapfens 61 mit
der Steuerkontur 71 bei einem anfänglichen Verdrehen
des (mit einem nachstehend näher erläuterten Drehwinkelspiel
gelagerten) Mitnehmers 6 relativ zu dem zweiten Reibelement 2 (als Folge
der Einleitung eines Drehmomentes in die Welle 3) das Steuerglied 7 in
axialer Richtung a in Richtung auf den Gehäuseboden 50 bewegt
wird. Die jeweilige Steuerkontur 71 setzt also eine Drehbewegung
des Mitnehmers 6 zusammen mit den Mitnehmerzapfen 61 um
in eine axiale Bewegung des Steuergliedes 7. Hierbei wird
ein zwischen dem Steuerglied 7 und dem Gehäuseboden 50,
genauer zwischen dem Steuerglied 7 und der Lagerbuchse 56 angeordnetes
elastisches Element 8, hier in Form einer Druckfeder, zunehmend
deformiert (komprimiert) und hierdurch verspannt. D. h., die bei
einer Drehbewegung der Welle 3 und somit des Mitnehmers 6 zusammen
mit den Mitnehmerzapfen 61 relativ zu dem zweiten Rebelement 2 ausgelöste
axiale Bewegung des Steuergliedes 7 erfolgt entgegen der
(zunehmenden) Vorspannung des elastischen Elementes 8.
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Dabei
ist vorliegend die jeweilige am Steuerglied 7 vorgesehene
gekrümmte Steuerkontur 71 (Kulisse in Form einer
konvex gekrümmte Steuerkurve) so ausgeführt, dass
die Steuerkurve – entlang der Bahn, auf der der zugeordnete
Mitnehmerzapfen 61 bei einem Verdrehen des Mitnehmers 6 aus
der in 1 gezeigten Ausgangslage heraus auf der Steuerkontur 71 gleitet – zunehmend
abflacht.
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Wie
anhand einer Zusammenschau der 1 und 2B deutlich
wird, wirkt der Mitnehmer 6 außerdem über
zwei von der Welle 3 abstehende bolzenförmige
Fortsätze 62 jeweils dadurch mit dem zweiten Reibelement 2 zusammen,
dass jeder der bolzenförmigen Fortsätze 62 in
eine hierfür vorgesehene Aufnahme 22 des zweiten
Reibelementes 2 eingreift.
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Die
jeweilige Aufnahme 22 ist so ausgestaltet, dass sie bei
einem Verdrehen der Welle 3 zusammen mit dem Mitnehmer 6 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 eine begrenzte Bewegung des
jeweiligen Fortsatzes 62 in der zugehörigen Aufnahme 22 zulässt.
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Nach Überwindung
eines bestimmten Drehweges (Drehwinkelspieles) tritt dann der jeweilige Fortsatz 62 – je
nach Drehrichtung – mit einer von zwei die Aufnahme 22 begrenzenden
zweiten Steuerkonturen 22a, 22b in Anlage. Die
zweiten Steuerkonturen 22a, 22b verlaufen derart
geneigt, dass sie aufgrund des von dem Fortsatz 62 bei
einer Drehbewegung der Welle 3 hierauf ausgeübten
Drehmomentes eine Krafteinleitung in das zweite Reibelement 2 entgegen
der Wirkung der Federmittel 4 bewirken, welche Kraft mit
anderen Worten die Tendenz hat, das zweite Reibelement 2 mit
seiner Reibfläche 20 von der zugeordneten Reibfläche 10 des
ersten Reibelementes 1 abzuheben (und zwar entgegen der Wirkung
der Federmittel 4, welche die beiden Reibelemente 1, 2 gegeneinander
verspannen).
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Die
vorstehend an Hand der 1, 2A und 2B erläuterte
Feststellvorrichtung funktioniert bei Einleitung eines Drehmomentes
in die Feststellvorrichtung, genauer in deren Welle 3,
wie folgt:
Wird auf ein mit der Welle 3 der in den 1, 2A und 2B dargestellten
Feststellvorrichtung gekoppeltes verlagerbares Kraftfahrzeugteil,
z. B. in Form einer Tür, eine Kraft ausgeübt,
welche die Tendenz hat, das aktuell mittels der Feststellvorrichtung in
einer bestimmten Position arretierte Kraftfahrzeugteil zu verlagern,
so wirkt als Folge hiervon ein entsprechendes Drehmoment an der
Welle 3.
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Aufgrund
eines solchen Drehmomentes kann die Welle 3 eine Drehbewegung
um die Achse A ausführen, wenn das eingeleitete Drehmoment groß genug
ist, um das über den drehfest an der Welle 3 angeordneten
Mitnehmer 6, genauer dessen Mitnehmerzapfen 61,
und das axial verschiebliche Steuerglied 7 an die Welle 3 gekoppelte
elastische Element 8 zu komprimieren. Der jeweils mit den
Mitnehmerzapfen 61 zusammenwirkende Teilbereich der (konvex
gekrümmten) Steuerkontur 71 flacht dabei mit zunehmender
Auslenkung des Mitnehmers 6 aus seiner in 1 gezeigten
Ausgangslage zunehmend ab.
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Durch
die beschriebene Ausgestaltung der jeweiligen Steuerkurve 71 kommt
es bei einer Drehbewegung des Mitnehmers 6 relativ zu dem
zweiten Reibelement 2 aus seiner in 1 gezeigten
Ausgangslage heraus, während der der jeweilige Mitnehmerzapfen 61 entlang
der zugeordneten Steuerkurve 71 gleitet und dabei von einem
jeweiligen steileren Bereich zunehmend in einen flacheren Bereich
der Steuerkurve 71 übergeht, zu folgendem Kraft-
und Drehmomentverlauf aufgrund des Zusammenwirkens des Mitnehmers 6,
des Steuergliedes 7 und des elastischen Elementes 8:
Bei der Relativbewegung des Mitnehmers 6 bezüglich
des zweiten Reibelementes 2 wird – aufgrund der
Einwirkung der Steuerzapfen 61 des Mitnehmers 6 auf
die jeweils zugeordnete Steuerkurve 71 – das Steuerglied 7 in
axialer Richtung a gegen das elastische Element 8 gedrückt und
letzteres zunehmend komprimiert. Weil hierbei derjenige Bereich
der jeweiligen Steuerkurve 71, auf dem der jeweils zugeordnete
Mitnehmerzapfen 61 gleitet, bei zunehmender Auslenkung
des Mitnehmers 6 aus seiner Ruhelage heraus substanziell
abflacht, wird dabei gleichzeitig das zusätzliche Drehmoment,
das jeweils für eine weitere Drehbewegung des Mitnehmers 6 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 aufgebracht werden muss, kleiner,
vergleiche auch die weiteren Ausführungen hierzu weiter
unten mit Bezug auf 3.
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Das
zweite Reibelement 2 wird bei der anfänglichen
Drehbewegung der Welle 3 und des hieran angeordneten Mitnehmers 6 zunächst
nicht mitgenommen, sondern ist vielmehr am ersten Reibelement 1 arretiert,
da die einander zugeordneten Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 durch die Federmittel 4 gegeneinander
verspannt werden.
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Die
Drehbewegung des Mitnehmers 6 relativ zu dem zweiten Reibelement 2,
ohne dieses mitzunehmen, ist jedoch dadurch begrenzt, dass schließlich
die beiden Fortsätze 62 des Mitnehmers in der
jeweils zugeordneten Aufnahme 22 des zweiten Reibelementes 2 mit
einer zugeordneten zweiten Steuerkontur 22a oder 22b in
Form einer Schrägfläche in Eingriff geraten, wodurch
auf das zweite Reibelement 2 eine Kraft wirkt, welche die
Tendenz hat, dieses entgegen der Wirkung der Federmittel 4 von
dem ersten Reibelement 1 abzuheben. Hierbei muss es jedoch
nicht zu einem tatsächlichen, substantiellen Abheben des
zweiten Reibelementes 2 von dem ersten Reibelement 1 in
axialer Richtung a kommen (obwohl dies nicht ausgeschlossen ist),
sondern zumindest zu einer Reduzierung des zwischen den beiden Reibelementen 1, 2 wirkenden
Haftmomentes (indem das zweite Reibelement 2 entgegen der
Wirkung der Federmittel 4 beaufschlagt wird).
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Ist
das in die Welle 3 eingeleitete Drehmoment größer
als das – durch Einwirkung der Mitnehmerfortsätze 62 reduzierte – Haftmoment
zwischen den beiden Reibelementen 1, 2, so wird
das zweite Reibelement 2 schließlich bei der weiteren
Drehbewegung der Welle 3 über die Mitnehmerzapfen 61 mitgenommen,
und zwar konkret durch deren Zusammenwirkung mit einer jeweiligen
Steuerkontur 71. Das vom Mitnehmer 6 über
seine Mitnehmerzapfen 61 und die Steuerkurven 71 in
das Steuerglied 7 eingeleitete Drehmoment ist nun genug,
um das zweite Reibelement 2 bei der weiteren Drehbewegung
des Mitnehmers 6 mitzunehmen, da das zwischen den Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 wirkende Reibmoment durch
das vorbeschriebene Zusammenspiel der Fortsätze 62 des
Mitnehmers 6 mit den an der Aufnahme 22 des zweiten Reibelementes 2 vorgesehenen
zweiten Steuerkonturen 22a, 22b hinreichend reduziert
worden ist, so dass dieses Reibmoment nun eine Drehbewegung des
zweiten Reibelementes 2 nicht mehr verhindert.
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Die
zwischen den beiden Reibflächen 10, 20 der
Reibelemente 1, 2 wirkenden Reibverhältnisse gehen
dabei von der Haftreibung in die substantiell kleinere Gleitreibung über.
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Der
verglichen mit dem ursprünglich wirkenden Haftreibwert
deutlich kleinere Gleitreibwert ist nicht ausreichend, um zwischen
den beiden Reibelementen 1, 2 ein Reibmoment aufzubauen,
gegen das das elastische Element 8 unter der Wirkung des Steuergliedes 7 substanziell
komprimierbar wäre. Daher nimmt der Mitnehmer 6 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 – unter Ausnutzung
des in 2B gezeigten Drehwinkelspiels – wieder
die in 1 gezeigte Ausgangslage ein, während
das zweite Reibelement 2 unter Gleitreibungsbedingungen
mit seiner Reibfläche 20 auf der zugeordneten
Reibfläche 10 des ersten Reibelementes 1 gleitet.
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Mit
anderen Worten ausgedrückt „überholt” das
zweite Reibelement 2 den Mitnehmer 6 am Beginn
der gemeinsamen Drehbewegung unter Gleitreibungsbedingungen relativ
zu dem ersten Reibelement 1, bis die in 1 dargestellte
Ausgangslage erreicht ist. Hierbei wird die an dem elastischen Element 8 wirkende
Rückstellkraft im Zusammenhang mit der Krümmung
der Steuerkonturen 71 des Steuergliedes 7 genutzt.
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Somit
führt im Ergebnis eine Verlagerung des der Feststellvorrichtung
zugeordneten und mit der Welle 3 gekoppelten auslenkbaren
Kraftfahrzeugteils dazu, dass – ausgehend von einer durch die
Verlagerung des Kraftfahrzeugteiles ausgelösten Drehbewegung
der Welle 3 – das zweite Reibelement 2 mittels
der Welle 3 um die Achse A bezüglich des ersten
Reibelementes 1 gedreht wird, wobei die beiden konischen
Reibflächen 10, 20 aneinander gleiten.
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Vorteilhaft
ist es, die hierbei auftretenden Gleitreibungskräfte – bei
gleichzeitiger Gewährleistung möglichst großer
statischer Haftreibungskräfte – so zu begrenzen,
dass – nach einem Überwinden der Haftreibung – einem
Auslenken des besagten Kraftfahrzeugteiles keine zu großen
Reibungskräfte mehr entgegenwirken. Hierzu kann einerseits
eine geeignete Auswahl der für die beiden zusammenwirkenden
Reibflächen 10, 20 verwendeten Materialien
beitragen, insbesondere durch Verwendung solcher Materialpaarungen,
bei denen die statische Haftreibung substantiell größer
ist, insbesondere um ein Vielfaches größer ist,
als die Gleitreibung.
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Alternativ
oder ergänzend kann (optional) die Verwendung eines (in
Figur als mögliche Ergänzung angedeuteten) Zusatz-
bzw. Zwischenmediums Z vorgesehen sein, das während einer
Bewegung des zweiten Reibelementes 2 relativ zu dem ersten
Reibelement 1 zwischen die einander zugewandten Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 zu bringen ist und die
wirkenden Reibungskräfte reduziert. Als ein Schmierstoff
zur Reduzierung der Reibungskräfte kann ein geeignetes Öl,
zum Beispiel Fluorsilicon-Basisöl mit Ester-Additiven verwendet
werden, und zwar im Ausführungsbeispiel gerade in Kombination
mit Reibflächen 10, 20, von denen die
eine aus POM und die andere aus Stahl besteht oder die beide jeweils
aus POM bestehen.
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Das
Zusatz- bzw. Zwischenmedium Z in Form eines Schmierstoffes, also
bestehend aus einem fließfähigen Material, ist
im Gehäuseunterteil 51 vorgesehen, und zwar mit
einer solchen Füllhöhe, dass es zumindest bis
an die dem Gehäuseboden 50 zugewandte Unterseite
des zweiten Reibelementes 2 heranreicht. Zweckmäßig
kann eine solche Füllhöhe sein, aufgrund der das
zweite Reibelement 2 im Wesentlichen vollständig
im Zusatz- bzw. Zwischenmedium Z liegt, um ein dauerhaftes Aufschwimmen
des zweiten Reibelementes 2 auf jenem Medium Z zu vermeiden
und vielmehr ein Eintauchen zu erreichen. Für einen Materialtransport
zwischen Ober- und Unterseite des zweiten Reibelementes 2 können
dabei an der Reibfläche 10, 20 eines
der Reibelemente 1, 2 vorgesehene Kanäle
dienen, die nachfolgend auch in anderem Zusammenhang erläutert
werden; weiterhin können im zweiten Reibelement 2 entsprechende Durchgänge
(Bohrungen) vorgesehen sein, wie in einigen der Figuren als Option
angedeutet.
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Damit
während einer Relativbewegung, also einer Drehbewegung,
des zweiten Reibelementes 2 bezüglich des ersten
Reibelementes 1 ein hinreichender Anteil des fließfähigen
Zusatz- bzw. Zwischenmediums Z zwischen die Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 gelangen kann und hierdurch
die Gleitreibung entsprechend herabgesetzt wird, können
entlang der Reibfläche 20 des zweiten Reibelementes 2 Taschen
und/oder Führungskanäle (auch durch gebietsweise
ballige Ausführung der Reibfläche 20)
vorgesehen sein, entlang derer das Zusatz- bzw. Zwischenmedium während einer
Drehbewegung des zweiten Reibelementes 2 aufsteigen kann,
so dass es zwischen die beiden Reibflächen 10, 20 gelangt
und dort beispielsweise einen Film (bzw. eine fließfähige
Dünnschicht) bildet.
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Im
Ruhezustand des zweiten Reibelementes 2, also wenn etwa
ein ausgelenktes Kraftfahrzeugteil mittels der Feststellvorrichtung
in ausgelenkter Lage arretiert werden soll, wird das Zusatz- bzw.
Zwischenmedium Z unter der Wirkung der Vorspannkraft des elastischen
Elementes 4 aus dem Bereich zwischen den aneinander anliegenden
Reibflächen 10, 20 (möglichst
weitgehend) herausgedrückt, so dass die Haftreibung nicht
beeinträchtigt wird.
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Unabhängig
von der Verwendung eines solchen Zusatz- bzw. Zwischenmediums liegt
ein wesentlicher Vorteil der anhand der 1, 2A und 2B beschriebenen Feststellvorrichtung
darin, dass das Losbrechmoment, welches aufgewandt werden muss,
um die in einer Ruhelage arretierte Feststellvorrichtung zu lösen,
so dass das zweite Reibelement 2 sich unter Gleitreibungsbedingungen relativ
zu dem ersten Reibelement 1 drehen lässt, nicht
einfach durch die Haftreibung an den Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 vorgegeben ist, sondern
vielmehr maßgeblich durch die Ausgestaltung der am Steuerglied 7 vorgesehenen
Steuerkurve 71 sowie durch das zugeordnete elastische Element 8,
insbesondere dessen Federkonstante und Vorspannung, bestimmt wird.
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Hierdurch
lässt sich eine Auslösekurve K der in 3 gezeigten
Art erreichen, in welcher Figur das für eine weitere Drehbewegung
der Welle 3 aufzubringende Drehmoment M in Abhängigkeit
vom zurückgelegten Drehweg (Drehwinkel α) der
Welle 3 dargestellt ist. In 3 einerseits
das Haftreibmoment H gezeigt, welches sich aus der Verspannung der
beiden Reibelemente 1, 2 an ihren Reibflächen 10, 20 durch
die Federmittel 4 ergibt, und andererseits die Auslösekurve
K der Feststellvorrichtung in Abhängigkeit vom Drehwinkel α der
Welle 3 bei Einleitung eines Drehmomentes. Das Maximum
der Auslösekurve K definiert das sogenannte Losbrechmoment
L, also dasjenige Moment, das erforderlich ist, um eine Bewegung
des zweiten Reibelementes 2 relativ zu dem ersten Reibelement 1 unter Übergang in
Gleitreibungsbedingungen zu bewirken. Es ist erkennbar, dass dieses
Losbrechmoment L, als Maximum der Steuerkurve K, nicht durch das
Haftmoment H vorgegeben ist, sondern vielmehr durch die Ausgestaltung
des Steuergliedes 7 und des zugeordneten elastischen Elementes 8 festgelegt
werden kann.
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Die
starke Zunahme des Momentes M in Abhängigkeit vom Drehwinkel α des
Mitnehmers 6 aus seiner Ruhelage heraus am Beginn der Auslösekurve
K ist darauf zurückzuführen, dass zunächst
ein sehr großes Drehmoment M in den Mitnehmer 6 eingeleitet
werden muss, um diesen unter gleichzeitiger Deformation (Komprimierung)
des mit dem Steuerglied 7 zusammenwirkenden elastischen
Elementes 8 relativ zu dem zweiten Reibelement 2 zu
verdrehen. Zwar nimmt die Rückstellkraft des Federelementes 8 bei
der Drehbewegung des Mitnehmers 6 relativ zu dem zweiten
Reibelement 2 kontinuierlich zu; jedoch nimmt das Drehmoment
M, das für die Erzeugung der jeweils weiteren Drehbewegung
des Mitnehmers 6 bezüglich des zweiten Reibelementes 2 erforderlich
ist, mit wachsendem Auslenkwinkel des Mitnehmers 6 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 ab; denn dadurch, dass die
dem jeweiligen Mitnehmerzapfen 61 des Mitnehmers 6 zugeordnete Steuerkurve 71 des
Steuergliedes 7 abflacht, gerät mit zunehmendem
Verdrehen des Mitnehmers 6 relativ zu dem zweiten Reibelement 2 der jeweilige
Mitnehmerzapfen 61 mit einem immer flacheren Abschnitt
der zugeordneten Steuerkurve 71 in Kontakt, so dass das
Drehmoment, welches aufzubringen ist, um den Mitnehmer 6 unter
Komprimierung des elastischen Elementes 8 zu verdrehen,
tendenziell abnimmt – da ja mit zunehmender Abflachung
des mit den Mitnehmerzapfen 61 zusammenwirkenden Abschnittes
der jeweiligen Steuerkurve 71 eine Drehbewegung des Mitnehmers 6 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 mit einer immer kleineren
axialen Verlagerung des Steuergliedes 7 und somit einer
entsprechend geringeren Komprimierung des elastischen Elementes 8 verknüpft
ist. Dieser Effekt kann noch dadurch verstärkt werden,
dass als elastisches Federelement 8 eine Feder mit degressiver
Kennlinie eingesetzt wird.
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Auf
ihren abfallenden Ast weist die Steuerkurve K dann noch einen Nebenmaximum
L1 („zweites Lösemoment”) bei dem Winkel α auf,
ab dem bei der Drehbewegung der Welle 3 und damit des Mitnehmers 6 das
zweite Reibelement 2 mitgenommen werden kann, so dass letzteres
sich zusammen mit dem Mitnehmer 6 relativ zu dem ersten
Reibelement 1 dreht. An dieser Stelle muss das zwischen
den Reibflächen 10, 20 der beiden Reibelemente 1, 2 – angesichts
der vorbeschriebenen Wirkung der Mitnehmerfortsätze 62 deutlich
reduzierte – noch verbleibende „Restreibmoment” überwunden
werden.
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Während
der weiteren Drehbewegung der Welle 3, die nun zu einem
gemeinsamen Verdrehen der Welle 3, des Mitnehmers 6 und
des zweiten Reibelementes 2 relativ zu dem ersten Reibelement 1 führt,
geht die Steuerkurve K schließlich in das konstante Gleitreibmoment
G über, mit dem die beiden Reibelemente 1, 2 unter
Gleitreibungsbedingungen zusammenwirken.
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In
den 4, 5A, 5B und 5C ist
eine Abwandlung der Feststellvorrichtung aus den 1, 2A und 2B dargestellt,
wobei ein wesentlicher Unterschied darin besteht, dass bei der Feststellvorrichtung
der 4, 5A, 5B und 5C das
dem Steuerglied 7 zugeordnete elastische Element 8 nicht – wie
im Fall des Ausführungsbeispiels der 1, 2A und 2B – zwischen dem
Steuerglied 7 und dem Gehäuse 5 wirkt,
sondern das elastische Element 8 vielmehr zwischen dem
Steuerglied 7 und dem zweiten Reibelement 2 wirkt.
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Hierzu
ist das elastische Element 8 im Ausführungsbeispiel
der 4, 5A, 5B und 5C gemeinsam
mit dem Steuerglied 7 in einer Führungsbuchse 9 angeordnet,
die die Welle 3 der Feststellvorrichtung konzentrisch umgibt
und die in ihrer Innenwand (zwei, einander gegenüberliegende) in
axialer Richtung a verlaufende Führungsnuten 96 aufweist,
in die das Steuerglied 7 jeweils mit einem Führungszapfen 76 eingreift.
Das Steuerglied 7 ist hierdurch nach Art eines Kolbens
in axialer Richtung a in der Führungsbuchse 9 verschiebbar,
jedoch nicht relativ zu dieser um die Achse A verdrehbar.
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Die
Führungsbuchse 9 ist wiederum in einer zentralen Öffnung 25 des
zweiten Reibelementes 2 gelagert und greift mit (zwei)
seitlich abstehenden Fortsätzen 93 in jeweils
eine zugeordnete Aufnahme 23 des zweiten Reibelementes 2 derart
ein, dass das zweite Reibelement 2 und die Führungsbuchse 9 mitdrehend
miteinander in Verbindung stehen. Dabei liegt der jeweilige Fortsatz 93 der
Führungsbuchse 9 in der jeweils zugeordneten Aufnahme 23 des
zweiten Reibelementes 2 unmittelbar zwischen zwei geneigt
verlaufenden Begrenzungsflächen 23a, 23b (dritte
Steuerkonturen) der Aufnahme 23.
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Durch
die beschriebene Anordnung des dem Steuerglied 7 zugeordneten
elastischen Elementes 8 zwischen jenem Steuerglied 7 und
der Lagerbuchse 9, welche wiederum über seitlich
abstehende Fortsätze 93 mit dem zweiten Reibelement 2 in
Eingriff steht, trägt bei Einleitung eines Drehmomentes
in die Feststellvorrichtung, genauer in deren Welle 3,
das elastische Element 8 zu einer Verspannung der beiden
Reibelemente 1, 2 gegeneinander bei.
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Bei
Einleitung eines Drehmomentes in die Feststellvorrichtung bzw. in
die Welle 3 kommt es – wie im Fall des anhand
der 1, 2A und 2B erläuterten
Ausführungsbeispieles – zunächst zu einer
begrenzten Drehbewegung der Welle 3 zusammen mit dem Mitnehmer 6 bezüglich
des zweiten Reibelementes 2, wobei ein Mitnehmerzapfen 61 auf
einer Steuerkontur 71 (konvexe Steuerkurve) des Steuergliedes 7 gleitet
und dieses hierdurch entgegen der Wirkung des elastischen Elementes 8 axial
in Richtung auf den Gehäuseboden 50 verschiebt.
Die axiale Beweglichkeit des Steuergliedes 7 in Richtung
auf den Gehäuseboden 50 wird dabei durch dessen
Führung in den hierfür vorgesehenen Führungsnuten 91 der
Lagerbuchse 9 gewährleistet.
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Bei
der Bewegung des Steuergliedes 7 in axialer Richtung a
wird das zugeordnete elastische Element 8 zunehmend deformiert,
nämlich komprimiert, wobei die Vorspannung des elastischen
Elementes 8 zunimmt. Letzteres wirkt wiederum über
die Lagerbuchse 9, an der sich das elastische Element 8 mit
seinem dem Steuerglied 7 abgewandten Ende abstützt,
und die Fortsätze 93 der Lagerbuchse 9 auf das
zweite Reibelement 2 ein. Hierdurch wird unter der Wirkung
einer zunehmenden Deformation des elastischen Elementes 8 bei
Einleitung eines Drehmomentes in die Feststellvorrichtung das zweite
Reibelement 2 (gemeinsam mit der Lagerbuchse 9)
in axialer Richtung a gegen das erste Reibelement 8 gedrückt,
so dass die Haftreibung zwischen den Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 verstärkt wird.
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Hierdurch
wirkt also das elastische Element 8 zusätzlich
zu den zwischen einem Stützabschnitt 34 der Welle 3 und
dem zweiten Reibelement 2 vorgesehenen elastischen Federmitteln 4 ebenfalls
einer Drehbewegung des zweiten Reibelementes 2 bezüglich
des ersten Reibelementes 1 entgegen, indem es die beiden
Reibelemente 1, 2 gegeneinander verspannt.
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Wie
erläutert, erhöht sich die Vorspannung des elastischen
Elementes 8 tendenziell, wenn durch Einleitung eines Drehmomentes
in die Welle 3 eine Drehbewegung der Welle 3 ausgelöst
wird, die – bis zur Überwindung des weiter oben
anhand der 1 und 2B beschriebenen
Drehwinkelspieles, wie hier dargestellt in 5B – zunächst
zusammen mit dem Mitnehmer 6 relativ zu dem zweiten Reibelement 2 verdreht
wird und hierbei eine axialen Bewegung des Steuergliedes 7 bewirkt.
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Die
aufgrund einer Deformation des elastischen Elementes 8 in
das zweite Reibelement 2 eingeleitete Anpresskraft, welche
zu einer Verspannung der beiden Reibelemente 1, 2 gegeneinander
führt, ist auch abhängig von der Neigung der durch
Schrägflächen 23a, 23b gebildeten
seitlichen Begrenzungswände, über die die Lagerbuchse 9 mit
ihren abstehenden Fortsätzen 93 auf das zweite
Reibelement 2 einwirken kann.
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Durch
die Verspannung der beiden Reibelemente 1, 2 gegeneinander
nicht nur über die Federmittel 4 sondern zusätzlich
auch über das elastische Element 8 können
die erstgenannten Federmittel 4 mit entsprechend kleinerer
Federkonstante und/oder Vorspannung ausgeführt sein.
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Gegebenenfalls
kann auf die erstgenannten Federmittel 4 ganz verzichtet
werden, indem das elastische Element 8 deren Funktion,
nämlich die Verspannung der beiden Reibelemente 1, 2 gegeneinander, übernimmt.
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Im Übrigen
entspricht das anhand der 4 bis 5C dargestellte
Ausführungsbeispiel dem anhand der 1 bis 2B erläuterten,
so dass für weitere Einzelheiten auf die Beschreibung der 1 bis 2B verwiesen
wird, insbesondere hinsichtlich des Zusammenwirkens des Mitnehmers 6 mit
dem elastischen Element 8 über das Steuerglied 7 sowie hinsichtlich
des Zusammenwirkens des Mitnehmers 6 über dessen Fortsätze 62 mit
dem zweiten Reibelement 2, um die Haftreibung zwischen
den beiden Reibelementen 1, 2 aufzuheben.
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Die
aus dem Ausführungsbeispiel der 4, 5A, 5B und 5C resultierende
Steuerkurve ist in 6 dargestellt und entspricht
im Wesentlichen der in 3 gezeigten, welche für
die Feststellvorrichtung aus den 1, 2A und 2B gilt.
Ein erster wesentlicher Unterschied liegt darin, dass das Gleitreibmoment
G, in welches die Steuerkurve K übergeht, wenn sich das
zweite Reibelement 2 unter Gleitreibungsbedingungen bezüglich des
ersten Reibelementes 1 dreht, kleiner ist als im Fall der 3.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei der Feststellvorrichtung
der 4 bis 5c entsprechend schwächere
Federmittel 4 zur Verspannung der beiden Reibelemente 1, 2 verwendet
werden können, da hier die erforderliche Brems- bzw. Haltewirkung
der Feststellvorrichtung zusätzlich durch das zwischen
dem Steuerglied 7 und dem zweiten Reibelement 2 wirkende
elastische Element 8 erzielt wird. Letzteres ist aber wiederum
gerade dann mit größerer Vorspannkraft wirksam,
wenn die beiden Reibelemente 1, 2 unter Haftreibungsbedingungen
aneinander anliegen. Beim Übergang in Gleitreibungsbedingungen
kehrt der Mitnehmer 6 wieder in seine Ausgangslage bezüglich
des zweiten Reibelementes 2 zurück, wie weiter
oben anhand der 1 und 2B beschrieben,
so dass die Vorspannung des elastischen Elementes 8 entsprechend
nachlässt.
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Ein
weiterer Unterschied zwischen der in 6 dargestellten
Auslösekurve, welche sich auf das Ausführungsbeispiel
der 4 bis 5C bezieht, und der in 3 dargestellten
Steuerkurve, welche sich auf das in den 1 bis 2B gezeigte Ausführungsbeispiel
bezieht, besteht darin, dass im Fall der 6 das Nebenmaximum
L1 („zweites Losbrechmoment”) der Auslösekurve
K kleiner ist als im Fall der 3. Der Grund
hierfür liegt darin, dass die Federmittel 4, welche
die beiden Reibelemente 1, 2 direkt gegeneinander
verspannen, beim Ausführungsbeispiel der 4 bis 5C schwächer
ausgelegt werden können als beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 2B;
denn die erforderliche Haftreibung wird ja im Fall des Ausführungsbeispiels
der 4 bis 5C anfangs zusätzlich
durch das elastische Element 8 gewährleistet.
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7 zeigt
eine Abwandlung der Feststellvorrichtungen aus den
1 bis
2B und
4 bis
5C,
die hinsichtlich des Zusammenwirkens eines Mitnehmers mit einem
zugeordneten Steuerglied auf demselben technischen Prinzip beruht,
wobei jedoch hier die beiden Reibelemente durch eine Mehrzahl übereinander
angeordneter Scheiben gebildet werden, wie z. B. aus der
DE 20 2007 009 824 U1 und
der
DE 20 2007
010 232 U1 bekannt.
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Der
wesentliche Unterschied zwischen den anhand der 1 bis 3 und 4 bis 6 dargestellten
Ausführungsbeispielen einerseits sowie dem anhand der 7 und
der Detaildarstellungen der 8A und 8B dargestellten
Ausführungsführungsbeispiel andererseits besteht
darin, dass bei letzterem als erstes Reibelement 1 und
zweites Reibelement 2 jeweils eine Mehrzahl Reibscheiben 1a, 1b, 1c bzw. 2a, 2b, 2c vorgesehen
ist, die in axialer Richtung a der Feststellvorrichtung so hintereinander angeordnet
sind, dass abwechselnd jeweils eine zum ersten Reibelement 1 gehörende
Reibescheibe 1a, 1b, 1c und eine zum
zweiten Reibelement 2 gehörende Reibscheibe 2a, 2b, 2c aufeinander
folgen.
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Die
das erste Reibelement 1 bildenden Reibscheiben 1a, 1b, 1c sind
dabei jeweils längsverschieblich und zugleich drehfest
in einer am Gehäuse 5 vorgesehenen Reibelementenführung 59 geführt; und
die das zweite Reibelement 2 bildenden Reibscheiben 2a, 2b, 2c sind
jeweils längsverschieblich in einer die Achse A der Feststellvorrichtung
umgreifenden (und konzentrisch zu dieser angeordneten) Führungshülse 27 geführt,
die hierfür eine entsprechende Reibelementenführung 29 aufweist.
Die zweiten Reibscheiben 2a, 2b, 2c,
sind dabei drehest bezüglich jener Führungshülse 27 gelagert.
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Die
Führungshülse 27 weist einen abgewinkelten
(End-)Abschnitt 28 auf, welcher im Ausführungsbeispiel
dem Boden 50 des Gehäuses 5 der Feststellvorrichtung
gegenüber liegt und an welchem Federmittel 4 angreifen,
welche über den abgewinkelten Abschnitt 28 der
Hülse 27 auf die Reibelemente 1, 2 bzw.
genauer deren Reibscheiben 1a bis 1c; 2a bis 2c einwirken,
um diese gegeneinander zu verspannen, wobei als Widerlager die von
der Welle 3 durchgriffene obere Abdeckung des Gehäuses 5 der Feststellvorrichtung
dient.
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Wie
in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind also
auch hier Federmittel 4 (in Form einer Druckfeder) vorgesehen,
welche die beiden Reibelemente 1, 2, hier ausgeführt
als Mehrzahl hintereinander angeordneter Reibscheiben 1a bis 1c, 2a bis 2c,
gegeneinander verspannen, so dass diese mit ihren Reibflächen 10, 20 unter
Haftreibung aneinander anliegen. Die Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 werden dabei gebildet
durch die jeweils aneinander anliegenden Oberflächen der
entlang der axialen Richtung a hintereinander angeordneten Reibscheiben 1a bis 1c; 2a bis 2c.
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Aufgrund
der zwischen den beiden Reibelementen 1, 2, genauer
deren Reibflächen 10, 20, welche hier
durch eine Mehrzahl Teilreibflächen gebildet sind, wirkenden
Haftreibung lassen sich die beiden Reibelemente 1, 2 bzw.
genauer die ersten Reibscheiben 1a bis 1c einerseits
und zweiten Reibscheiben 2a bis 2c andererseits
nicht ohne weiteres um die Achse A relativ zueinander verdrehen
(Brems- bzw. Feststellwirkung). Dementsprechend ist auch die zum
zweiten Reibelement 2 gehörende und dessen Reibscheiben 2a bis 2c lagernde
Führungshülse 27 zunächst im
Gehäuse 5 arretiert.
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Dies
entspricht der Situation des konisch ausgestalteten zweiten Reibelementes 2 der
Ausführungsbeispiele aus den 1 und 4,
welches zunächst über einander zugeordnete Reibflächen 10, 20 unter
Haftreibung am dortigen ersten Reibelement 1 anliegt, das
wiederum unmittelbar durch eine innere Oberfläche des Gehäuses 5 selbst
gebildet wird – wohingegen vorliegend das erste Reibelement 1 durch
eine Mehrzahl längsverschieblich am Gehäuse 5 geführter
Reibscheiben 1a, 1b, 1c gebildet ist.
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Wie
im Fall der anhand der 1 und 4 beschriebenen
Ausführungsbeispiele ist auch vorliegend an der in das
Gehäuse 5 hineinragenden Welle 3 der
Feststellvorrichtung (welche mit einem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil,
wie z. B. einer Fahrzeugtür, gekoppelt ist, so dass bei
einer Verlagerung jenes Kraftfahrzeugteiles die Welle 3 gedreht
wird) ein Mitnehmer 6 vorgesehen, der einerseits über
zwei außermittig angeordnete Nasen bzw. Zapfen 61 mit
jeweils einer an einem axial verschieblichen Steuerglied 7 vorgesehenen
Steuerkurve 71 zusammenwirkt und welcher andererseits über
zwei seitlich abstehende Mitnehmerfortsätze 62 jeweils
in eine am zweiten Reibelement 2 vorgesehene Aufnahme 22 mit
diese begrenzenden zweiten Steuerkonturen 22a, 22b ragt,
wobei die Aufnahme 22 vorliegend konkret an der Führungshülse 27 des
zweiten Reibelementes 2 ausgebildet ist.
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Das
axial verschiebliche Steuerglied 7 wirkt wiederum mit einem
elastischen Element 8 (in Form einer Druckfeder) zusammen,
welches bei axialer Bewegung des Steuergliedes 7 – als
Folge der Einwirkung der Zapfen 61 des Mitnehmers 6 auf
die Steuerkurven 71 – deformierbar (komprimierbar)
ist und sich hierzu an seinem dem Steuerglied 7 abgewandten
Ende an einem (bodenseitig im Gehäuse 5 angeordneten)
Stützelement 107 abstützt, welches hier
axial verschieblich (teleskopierbar) mit dem Steuerglied 7 in
Verbindung steht, so dass das Steuerglied 7 drehfest bezüglich
des Stützelementes 107 gelagert ist.
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Von
dem Stützelement 107 stehen wiederum einander
gegenüberliegend zwei Fortsätze 173 ab, die
in eine zugeordnete Aufnahme 23 des zweiten Reibelementes 2,
genauer von dessen Führungshülse 27,
eingreifen und dort jeweils zwischen zwei geneigt verlaufenden Begrenzungsflächen 23a, 23b (dritte
Steuerkonturen) jener Aufnahme liegen.
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Bei
Einleitung eines Momentes in die Feststellvorrichtung über
die Welle 3 (indem eine entsprechende Kraft auf das mit
der Welle 3 gekoppelte verlagerbare Kraftfahrzeugteil ausgeübt
wird) kommt es zunächst zu einer Relativbewegung (einem
relativen Verdrehen) des an der Welle 3 angeordneten Mitnehmers 6 bezüglich
der Führungshülse 27 und damit bezüglich
des zweiten Reibelementes 2 insgesamt. Hierbei gleiten
die Mitnehmerzapfen 61 jeweils über die zugeordnete
Steuerkurve 71 des Steuergliedes 7, wobei dieses
entgegen der Wirkung des elastischen Elementes 8 axial
verschoben und hierdurch das elastische Element 8 komprimiert
wird.
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Die
Haftreibung zwischen den ersten und zweiten Reibelementen 1, 2 bzw.
genauer deren Reibscheiben 1a bis 1c einerseits
und 2a bis 2c andererseits wird dabei noch dadurch
verstärkt, dass nicht nur die elastischen Federmittel 4 auf
die Reibelemente 1, 2 einwirken, um diese gegeneinander
zu verspannen, sondern außerdem das mittels der Welle 3 eingeleitete
Drehmoment über das Steuerglied 71, das Stützelement 107 und
dessen Fortsätze 173 sowie die zugeordnete Aufnahme 23 des
zweiten Reibelementes 2 (genauer der Führungshülse 27) und
deren Begrenzungsflächen 23a oder 23b eine zunehmende
Verspannung der Reibelemente 1, 2 gegeneinander
bewirkt. Hierdurch steht einer möglichen Drehbewegung des
zweiten Reibelementes 2 bezüglich des ersten Reibelementes 1 zunächst
ein maximales zwischen den beiden Reibelementen 1, 2 wirkendes
Haftreibmoment (Haltemoment) entgegen.
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Wie
bereits anhand der 1 und 4 beschrieben,
flacht mit zunehmendem Verdrehen des Mitnehmers 6 der Abschnitt
(Teilbereich) der Steuerkurven 71, mit dem der jeweils
zugeordnete Mitnehmerzapfen 61 in Eingriff steht, zunehmend
ab, so dass das für ein weiteres Verdrehen des Mitnehmers 6 jeweils
aufzubringende zusätzliche Drehmoment kleiner wird.
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Nach
Erreichen eines vorgebbaren Drehwinkels bei dem Verdrehen des Mitnehmers 6 relativ
zu dem zweiten Reibelement 2 (Auslösewinkel) wirken dessen
Fortsätze 62 schließlich über
die zweiten Steuerkonturen 22a bzw. 22b der am
zweiten Reibelement 2 (genauer dessen Führungshülse 27)
vorgesehenen Aufnahmen 22 so auf die Führungshülse 27 ein,
dass diese entgegen der Wirkung der Federmittel 4 beaufschlagt
wird. Hierdurch wird die Verspannung der Reibelemente 1, 2 gegeneinander
reduziert und somit unter der Wirkung des aktuell an der Welle 3 und
des Mitnehmers 6 anliegenden Drehmomentes eine Relativbewegung
des zweiten Reibelementes 2 bezüglich des ersten
Reibelementes 1 ermöglicht. Es bewegen sich dann
also die Welle 3, der Mitnehmer 6, das Steuerglied 7 (zusammen
mit dem Stützelement 107) und das zweite Reibelement 2 gemeinsam drehend
um die Achse A, während das erste Reibelement 1 weiterhin
an dem Gehäuse 5 bzw. dessen Führung 59 drehfest
gehalten wird.
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Die
zum Lösen der Feststellvorrichtung mittels der Mitnehmerfortsätze 62 an
den zugeordneten zweiten Steuerkurven 22a, 22b aufzubringende
Kraft ist relativ klein, da vorliegend (wegen der zusätzlichen
Verspannung der Reibelemente 1, 2 über
die Fortsätze 173 des Stützelementes 107)
Federmittel 4 mit einer vergleichsweise kleinen Federkonstante einsetzbar
sind und die zusätzliche Wirkung der über jene
Fortsätze 173 eingeleiteten Kraft reduziert wird, wenn
die Mitnehmerfortsätze 162 in der beschriebenen
Weise mit den zweiten Steuerkurven 22a, 22b zusammenwirken.
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Bei
der weiteren Drehbewegung des zweiten Reibelementes 2 bezüglich
des ersten Reibelementes 1 wirkt zwischen den Reibflächen 10, 20 jener Reibelemente 1, 2 nun
nur noch eine Gleitreibungskraft, wodurch das aufzubringende Drehmoment nochmals
abfällt.
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Die
Gleitreibungskraft kann zusätzlich reduziert werden, wenn
in dem Gehäuse 5 ein Zwischen- bzw. Zusatzmedium
(Z) vorgesehen ist, welches zwischen die einander zugeordneten Reibflächen 10, 20 der
Reibelemente 1, 2 gelangen kann, z. B. indem dort
entsprechende Kanäle vorgesehen sind oder die einander
zugeordneten Reibflächen 10, 20 (zumindest
bereichsweise) ballig ausgeformt sind.
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In
diesem Zustand kommt es zu einer drastischen Reduzierung der zwischen
den Fortsätzen 173 des Stützelementes 107 und
den Begreunzungflächen 23a, 23b der Aufnahme 23 wirkenden
Moment, wodurch ein hinreichend großes Gegenmoment zu dem über
die Steuerkurve 71 aufgebauten Federmoment (des elastischen
Elementes 8) fehlt. Dadurch werden die bezüglich
der Welle 3 und des Mitnehmers 6 verdrehbaren
Elemente, insbesondere das Steuerglied 7, beschleunigt
und eilen der Welle 3 und dem Mitnehmer 6 solange
voraus, bis die Zapfen 61 des Mitnehmers 6 wieder
in ihrer Ausgangsposition bezüglich der zugeordneten Steuerkurven 71 angeordnet
sind, wie in 7 dargestellt.
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In
diesem Zustand erfolgt dann das beschriebene Verdrehen des zweiten
Reibelementes 2 bezüglich des ersten Reibelementes 1 unter
Gleitreibungsbedingungen.
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Sowohl
das Ausführungsbeispiel der 4 als auch
das Ausführungsbeispiel der 7 haben jeweils
den Vorteil, dass – wegen der Verspannung der jeweiligen
Reibelemente 1, 2 nicht nur über die Federmittel 4 sondern
zusätzlich über das eingeleitete Drehmoment 3 – Federmittel 4 mit
einer vergleichsweise geringen Federkonstante (und Federvorspannung)
verwendet werden können, da das erforderliche große
Haftmoment, welches zunächst einem Verdrehen des zweiten
Reibelementes 2 bezüglich des ersten Reibelementes 1 entgegenwirkt,
insbesondere auch durch das eingeleitete Drehmoment (und das elastische
Element 8) erzeugt wird.
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Hierdurch
kann ein großes Haftreibmoment, über welches die
beiden Reibelemente 1, 2 zunächst zusammenwirken,
mit einem vergleichsweise geringeren Losbrechmoment kombiniert werden,
welches durch das Federsystem 4, 8 definiert ist,
wie anhand der 3 und 6 beschrieben.
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Das
Losreißen der Reibelemente 1, 2 beim Übergang
von Haftreibung in Gleitreibung geschieht sehr sanft und damit ohne
Geräusche, da zunächst ein (minimales) Abheben
der beiden Reibelemente 1, 2 voneinander über
die hierfür vorgesehenen Mitnehmerfortsätze 62 erfolgt,
wodurch das Haftreibmoment entsprechend stark reduziert wird.
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Das
während der Drehbewegung des zweiten Reibelementes 2 bezüglich
des ersten Reibelementes 1 wirkende Gleitreibmoment ist
sehr gering, da bei Verwendung entsprechend schwacher Federmittel 4 nur
geringe Anpresskräfte auf die Reibelemente 1, 2 wirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2004034247
B3 [0006]
- - DE 202007009824 U1 [0007, 0114]
- - DE 202007010232 U1 [0007, 0114]