DE202021003556U1

DE202021003556U1 - Schwenkbare Fahrzeugklappe mit Öffnungs- und Schließvorrichtung

Info

Publication number: DE202021003556U1
Application number: DE202021003556.7U
Authority: DE
Original assignee: Sauer Product GmbH
Current assignee: SAUER PRODUCT GMBH, DE
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2031-11-20

Abstract

Schwenkbare Fahrzeugklappe (1) mit Öffnungs- und Schließvorrichtung, wobei mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung eine Öffnung (12) in einer Fahrzeugaußenkontur (11) freilegbar oder verschließbar ist und innerhalb der Öffnung (12) eine Schnittstelle vorgesehen ist, welche mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur (11) in das Fahrzeuginnere zurückgesetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugklappe (1) mittels eines verbundenen Haltearms (7) mit einer ortsfest innerhalb des Fahrzeugs gelagerten Welle (6) und einem mit der Welle (6) verbundenen Koppelgetriebe (3 bis 5) verbunden ist, dass das Koppelgetriebe (3, 4, 5) mit einem hinsichtlich der Drehrichtung (8, 9) umsteuerbaren, Aktuator (2) formschlüssig verbunden ist, und dass mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung die Fahrzeugklappe (1) mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur (11) in eine Öffnungsstellung außerhalb dieser und umgekehrt in eine Schließstellung fluchtend zur Fahrzeugaußenkontur (11) zurück bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Fahrzeugklappe nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Es sind verschiedene Arten von Fahrzeugklappen mit Öffnungs- und Schließvorrichtungen bekannt. Beispielsweise auf dem Gebiet der Elektromobilität ist das häufige Laden der Traktionsbatterien an Ladestationen, an denen Fahrzeuge mittels verschiedener, genormter Anschlussstecker und -dosen geladen werden, erforderlich. Um Verschmutzung sowie Feuchtigkeit- bzw. Wasserkontakt der Hochvoltverbindungen zu vermeiden, werden die Ladedosen der Fahrzeuge zumindest im Fahrbetrieb abgedeckt und abgedichtet. Zum Laden werden die Abdeckungen geöffnet und der Gegenstecker kann mit der Ladestation verbunden werden. Das bevorzugt automatische Öffnen der Fahrzeugklappe, auch Ladeklappe oder Tankklappe genannt, am Fahrzeug ist eine wichtige Komforteigenschaft. Bevorzugt schließen die Fahrzeugklappen mit der Außenkontur von Fahrzeugen bündig ab bzw. fluchten mit dieser im geschlossenen Zustand. Vorzugsweise dichten die Fahrzeugklappen mit der Außenkontur von Fahrzeugen ab.
Eine schwenkbare Fahrzeugklappe dieser Art ist aus DE 10 2020 115 360 A1 bekannt, welche dem Öffnen und Schließen einer Tank- und/oder Ladeklappe dient. Die Einrichtung umfasst eine Klappe, die über eine Hebelanordnung an einem Muldenkörper schwenkbar gelagert ist, wobei die Hebelanordnung mindestens einen ersten Hebel und einen zweiten Hebel aufweist, der erste Hebel zwei zweite Hebel am Muldenkörper und an der Klappe um parallel verlaufende Schwenkachse verschwenkbar sind. Die beiden zweiten Hebel weisen je einen ersten und einen zweiten Arm, die schwenkbar miteinander verbunden sind, auf, wobei der erste und zweite Arm mindestens eines zweiten Hebels über wenigstens eine Feder zueinander ausgerichtet gehalten sind und der erste Hebel über einen Anschlag in einer geöffneten Stellung der Klappe haltbar ist und ein weiteres Verschwenken der zweiten Hebel gegen Federkraft eine Änderung der Ausrichtung der ersten und zweiten Arme zur Folge hat, wodurh die Ausrichtung der Klappe veränderbar und die Klappe in einer Dachstellung positionierbar ist.
Eine weitere Fahrzeugklappe ist aus DE 10 2010 053 137 A1 bekannt. Eine Ladeschnittstelle für ein Kraftfahrzeug zur Ladung der Traktionsbatterie mit einer in einer Karosserieöffnung angeordneten Ladesteckdose und einer die Karosserieöffnung abdeckenden Verschlusseinrichtung umfasst eine in axialer Richtung der Karosserieöffnung verschiebbare Ladesteckdose und dass ein Öffnen der Verschlusseinrichtung ein Verschieben der Ladesteckdose bewirkt. Im geöffneten Zustand ragt die Verschlusseinrichtung, auch Deckel genannt, aus der Außenkontur von Fahrzeugen hervor.
DE 10 2018 128 972 A1 offenbart eine Klappe mit einem eine erste und eine zweite Führung aufweisen Öffnungsmechanismus. In oder an den Führungen ist jeweils ein an einer Innenseite der Klappe befestigter Führungsstift gelagert, welcher entlang einer durch die entsprechende Führung vorgegebene Trajektorie zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt umgekehrt bewegbar ist. Damit ist die Klappe zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung und umgekehrt bewegbar. Im geöffneten Zustand ragt die Klappe aus der Außenkontur von Fahrzeugen hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeugklappe der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass das Öffnen und sichere Schließen der Fahrzeugklappe automatisch und mit geringem Teileaufwand an einem Fahrzeug realisiert werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildungsmerkmale von Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein erster Vorteil der Fahrzeugklappe besteht darin, dass diese Fahrzeugklappe eine Öffnungs- und Schließvorrichtung umfasst, welche automatisch eine Öffnung in einer Fahrzeugaußenkontur, z.B. einer Karosserie, freilegen oder verschließen kann und dass innerhalb dieser Öffnung eine Schnittstelle vorgesehen ist, welche mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur in Richtung Fahrzeuginneres zurückgesetzt, ortsfest fixiert am Fahrzeug angeordnet ist. Eine derartige Schnittstelle kann ein Lademodul (Ladedose) für ein Elektro - oder Hybridfahrzeug sein. Alternativ kann die Schnittstelle eine Öffnung zur Aufnahme von gasförmigen oder flüssigen Treibstoffen oder für Öl sein oder für vergleichbare Medien.
Ein zweiter Vorteil ergibt sich daraus, dass die Öffnungs- und Schließvorrichtung eine mit der Fahrzeugklappe verbundene, ortsfest innerhalb der Fahrzeugaußenkontur (Karosserie) gelagerte Welle und ein mit der Welle verbundenes Koppelgetriebe umfasst, wobei das Koppelgetriebe mit einem, hinsichtlich der Drehrichtung umsteuerbaren, Aktuator formschlüssig verbunden ist. Mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung ist die Fahrzeugklappe mit Bezug zur äußeren Fahrzeugkontur in eine Öffnungsstellung außerhalb dieser Fahrzeugaußenkontur und umgekehrt in eine Schließstellung im Wesentlichen fluchtend zur Fahrzeugaußenkontur zurück bewegbar. Das Koppelgetriebe ist mittels einer getriebetechnischen Kopplung mit dem Aktuator verbunden. Der steuerbare Aktuator kann vorzugsweise mit einer Steuerelektronik des Fahrzeugs schaltungstechnisch und signaltechnisch verbunden sein. In vorteilhafter Weise kann die Steuerelektronik mittels Näherungssensor, Funkschlüssel, Smartphone etc. aktivierbar sein, so dass der Öffnungs- und Schließvorgang der Fahrzeugklappe automatisiert realisierbar ist. In einer weiteren Ausbildung kann der Aktuator manuell aktivierbar sein.
Ein dritter Vorteil ist dadurch gegeben, dass die Öffnungs- und Schließvorrichtung mit einem geringen Teileaufwand (Aktuator, Koppelgetriebe, Welle) realisierbar ist und eine platzsparende Lösung bietet. In vorteilhafter, platzsparender Weise kann die dritte Koppel (Abtriebsglied) des Koppelgetriebes in den mit der Fahrzeugklappe verbundenen Haltearm integriert sein. Zusätzliche Bauteile wie Federn, Anschläge, Zahnräder oder Verriegelungen können damit entfallen.
Als vierter Vorteil kann genannt werden, dass das Koppelgetriebe in Schließstellung der Fahrzeugklappe temporär eine Sperrfunktion realisiert zwecks Sicherung der Fahrzeugklappe gegen unbefugtes Öffnen. In Strecklage von erster und zweiter Koppel mit jeweils definierter Koppellänge ist das Kniehebelprinzip nutzbar, d.h. das Öffnen der Fahrzeugklappe (von außen) ist nicht möglich, da das Koppelgetriebe temporär in Strecklage (Totpunkt) sperrt bzw. blockiert. Mittels der relativ hohen, erzeugbaren Schließkraft ist die Fahrzeugklappe gegen die Fahrzeugaußenkontur sicher anpressbar. Auf Grund der Koppelverhältnisse ist ein günstiges, sinusförmiges Bewegungsprofil, d.h. langsame Anlaufbewegung - schnelle Bewegung - sanfte Abbremsbewegung, der Fahrzeugklappe realisierbar.
Bevorzugt ist an der Fahrzeugklappe eine umlaufende Dichtung angeordnet. Alternativ kann die Dichtung ebenso an der Öffnung der Fahrzeugaußenkontur angeordent sein. In Schließstellung fluchtet die Fahrzeugklappe zur Fahrzeugaußenkontur und schließt die Öffnung von Außen ab. In Strecklage der ersten und zweiten Koppel wird die Fahrzeugklappe, z.B. mit Dichtung, mit hoher Kraft gegen die Kontur der Öffnung bzw. der Fahrzeugaußenkontur gepresst und dichtet die Öffnung zur dahinterliegend (im Fahrzeuginneren) angeordneten Schnittstelle temporär ab.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigen schematisch:

1 eine Fahrzeugklappe mit Öffnungs- und Schließvorrichtung in Schließstellung
2 die Fahrzeugklappe mit Öffnungs- und Schließvorrichtung in Öffnungsstellung

Die 1 und 2 zeigen eine Fahrzeugklappe 1 mit Öffnungs- und Schließvorrichtung ausgehend vom Fahrzeuginneren in Richtung Fahrzeugaußenkontur 11.
Ein Fahrzeug umfasst die schwenkbare Fahrzeugklappe 1 mit Öffnungs- und Schließvorrichtung, wobei mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung eine Öffnung 12 in einer Fahrzeugaußenkontur 11, z.B. einer Karosserie, freilegbar oder verschließbar ist und innerhalb dieser Öffnung 12 eine ortsfeste Schnittstelle (nicht gezeigt) vorgesehen ist, welche mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur 11 in das Fahrzeuginnere zurückgesetzt, fixiert am Fahrzeug angeordnet ist.
Eine derartige Schnittstelle kann ein Lademodul (Ladedose) für ein Elektro - oder Hybridfahrzeug sein. Alternativ kann die Schnittstelle eine Öffnung zur Aufnahme von gasförmigen oder flüssigen Treibstoffen, einschließlich für Produkte zur Abgasnachbehandlung, beispielsweise auf Harnstoffbasis, oder für Öl oder für vergleichbare Medien sein.
Die Fahrzeugklappe 1 ist mittels eines verbundenen Haltearms 7 mit einer ortsfest innerhalb des Fahrzeugs, d.h. hinter der Fahrzeugaußenkontur 11, gelagerte Welle 6 und einem mit dieser Welle 6 verbundenen, dreigliedrigen Koppelgetriebe 3, 4, 5 verbunden. Das Koppelgetriebe 3, 4, 5 ist mit einem, hinsichtlich einer ersten und einer zweiten Drehrichtung 8, 9 umsteuerbaren, Aktuator 2 formschlüssig verbunden. Mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung ist die Fahrzeugklappe 1 mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur 11 in eine Öffnungsstellung außerhalb dieser Fahrzeugaußenkontur 11 schwenkbar und umgekehrt in eine Schließstellung fluchtend zur Fahrzeugaußenkontur 11 zurück bewegbar.
Das dreigliedrige Koppelgetriebe 3, 4, 5 ist durch eine mit dem Aktuator 2 verbundene, erste Koppel 3, diese erste Koppel 3 ist mit einer gelenkig verbundenen zweiten Koppel 4 und diese zweite Koppel 4 ist mit einer gelenkig verbundenen dritten Koppel 5 gebildet. Dabei ist die erste Koppel mit einer Aktuatorwelle 10 des Aktuators 2 fest verbunden und die dritte Koppel 5 ist mit der Welle 6 verbunden. Die Gelenkverbindungen weisen je einen Gelenkfreiheitsgrad von f = 1 auf. Die mit dem Aktuator 2 verbundene erste Koppel 3 bildet das Antriebsglied und die dritte Koppel 5 bildet das Abtriebsglied zur Fahrzeugklappe 1 bzw. zum Haltearm 7.
In der Schließstellung der Fahrzeugklappe 1 ist diese Fahrzeugklappe 1 temporär sperrbar, indem das Koppelgetriebe 3 bis 5 in Strecklage der ersten und zweiten Koppel 3, 4 bei jeweils definierter Koppellänge unter Ausnutzung des Kniehebelprinzips mittels Aktuator 2 stoppbar ist. 1 zeigt die Position.
An der Fahrzeugklappe 1 ist eine umlaufende Dichtung (nicht gezeigt) angeordnet und mittels des Koppelgetriebes 3 bis 5 in Strecklage der ersten und zweiten Koppel 3, 4 ist die Fahrzeugklappe 1 mit Dichtung temporär gegen die Fahrzeugaußenkontur 11 in Schließstellung pressbar. Alternativ kann die Dichtung auch an der entsprechenden Öffnung 12 in der Fahrzeugaußenkontur 11 angeordnet sein und mittels Koppelgetriebe 3 bis 5 ist die Fahrzeugklappe 1 gegen die Dichtung in Schließstellung pressbar.
Der Aktuator 2 ist vorzugsweise signal- und schaltungstechnisch mit einer Steuerelektronik des Fahrzeugs in Wirkverbindung. Dabei sind Drehmoment und/oder Drehzahl des Aktuators 2 steuerbar.
Mittels des Koppelgetriebes 3 bis 5 ist auf Grund der Koppelverhältnisse ein günstiges, sinusförmiges Bewegungsprofil, d.h. langsame Anlaufbewegung - schnelle Bewegung - sanfte Abbremsbewegung, der Fahrzeugklappe 1 während der Öffnungs- oder Schließbewegung realisierbar.
Bei Bedarf ist die jeweilige Position der Fahrzeugklappe 1 als Istwert auslesbar. Weiterhin kann mittels Überwachung des Motorstroms des Aktuators 2 oder durch auslesen der Istposition ein Blockieren mechanischer Teile der Vorrichtung erkannt werden. Durch steuern der Drehzahl des Aktuators 2 kann das Geschwindigkeitsprofil der Bewegung der Fahrzeugklappe 1 beeinflusst werden. Bei Bedarf ist das Bewegungsprofil der Fahrzeugklappe 1 durch steuern der Drehzahl des Aktuators 2 veränderbar.
In einer ersten Ausbildung kann der mit der Fahrzeugklappe 1 verbundene Haltearm 7 an der Welle 6 fixiert sein. In einer bevorzugt zweiten Ausbildung (1, 2) ist der Haltearm 7 auf Grund seiner Geometrie Teil des Koppelgetriebes 3 bis 5, d.h. die dritte Koppel 5 ist in den Haltearm 7 integriert. Neben der Funktion als Haltearm 7 für die Fahrzeugklappe 1 übernimmt hierbei der Haltearm 7 zusätzlich die Funktion der dritten Koppel 5. Diese Ausbildung reduziert in vorteilhafter Weise den Teileaufwand und stellt eine platzsparende Ausführung dar.
Die Wirkungsweise ist wie folgt:

Ausgehend von einer Schließstellung (1), bei der die Fahrzeugklappe 1 fluchtend zur Fahrzeugaußenkontur 11 angeordnet ist und das Koppelgetriebe 3 bis 5 sich in Strecklage der ersten und zweiten Koppel 3, 4 befindet, wird der Aktuator 2 mittels Steuerelektronik oder mechanisch, manuell aktiviert, wobei die Aktuatorwelle 10 in eine erste Drehrichtung 8 versetzt wird.

Vom Aktuator 2 wird über dessen Aktuatorwelle 10 die Bewegungsenergie auf die mit der Aktuatorwelle 10 verbundene, als Antriebsglied fungierende erste Koppel 3 sowie die weiteren Koppeln 4, 5 übertragen. Gleichzeitig wird das Koppelgetriebe 3 bis 5 in die eine erste Drehrichtung 8 versetzt, wobei die temporäre Strecklage von erster und zweiter Koppel 3, 4 aufgehoben wird und die als Abtriebsglied fungierende, dritte Koppel 5 überträgt die Bewegungsenergie auf die Fahrzeugklappe 1 bzw. deren Haltearm 7. Der Aktuator 2 dreht und schwenkt mittels Koppelgetriebe 3 bis 5 in erster Drehrichtung 8 die Fahrzeugklappe 1 bis die Öffnungsstellung erreicht ist (2). Mittels der Steuerelektronik wird der Aktuator 2 gestoppt.
Die Öffnungstellung kann beispielsweise durch wenigstens einen mechanischen Anschlag oder einen elektronischen, mit der Steuelektronik gekoppelten Endschalter begrenzt werden.
Die Schnittstelle liegt nun frei zwecks Durchführung eines Lade- oder Befüllvorgangs.
Ist der Lade- oder Befüllvorgang beendet wird der Aktuator 2 erneut aktiviert. Der Aktuator 2 wird derart angesteuert, dass mittels der Aktuatorwelle 10 und dem damit verbundenen Koppelgetriebe 3 bis 5 mit Welle 6 die Fahrzeugklappe 1 in umgekehrter, zweiter Drehrichtung 9 bewegt wird. Damit wird die Schwenkbewegung der Fahrzeugklappe 1 ausgehend von der Öffnungsstellung (2) in entgegengesetzter Richtung eingeleitet.
Erreicht die Fahrzeugklappe 1 die Fahrzeugaußenkontur 11 und liegt an der vorhandenen Dichtung (an der Fahrzeugklappe 1 oder der Öffnung 12 in der Fahrzeugaußenkontur 11) an wird der Aktuator 2 gestoppt. Die erste und zweite Koppel 3, 4 befindet sich in erneuter Strecklage und das Koppelgetriebe 3 bis 5 sperrt temporär die Fahrzeugklappe 1. Die Schließstellung ist wieder erreicht (1).
Anschließend kann der Öffnungsvorgang der Fahrzeugklappe 1 erneut gestartet werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklappe
2: Aktuator
3: erste Koppel
4: zweite Koppel
5: dritte Koppel
6: Welle
7: Haltearm
8: erste Drehrichtung
9: zweite Drehrichtung
10: Aktuatorwelle
11: Fahrzeugaußenkontur
12: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020115360 A1 [0003]
DE 102010053137 A1 [0004]
DE 102018128972 A1 [0005]

Claims

Schwenkbare Fahrzeugklappe (1) mit Öffnungs- und Schließvorrichtung, wobei mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung eine Öffnung (12) in einer Fahrzeugaußenkontur (11) freilegbar oder verschließbar ist und innerhalb der Öffnung (12) eine Schnittstelle vorgesehen ist, welche mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur (11) in das Fahrzeuginnere zurückgesetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugklappe (1) mittels eines verbundenen Haltearms (7) mit einer ortsfest innerhalb des Fahrzeugs gelagerten Welle (6) und einem mit der Welle (6) verbundenen Koppelgetriebe (3 bis 5) verbunden ist, dass das Koppelgetriebe (3, 4, 5) mit einem hinsichtlich der Drehrichtung (8, 9) umsteuerbaren, Aktuator (2) formschlüssig verbunden ist, und dass mittels der Öffnungs- und Schließvorrichtung die Fahrzeugklappe (1) mit Bezug zur Fahrzeugaußenkontur (11) in eine Öffnungsstellung außerhalb dieser und umgekehrt in eine Schließstellung fluchtend zur Fahrzeugaußenkontur (11) zurück bewegbar ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (3, 4, 5) dreigliedrig ausgebildet ist und durch eine mit dem Aktuator (2) verbundene, erste Koppel (3), diese erste Koppel (3) mit einer gelenkig verbundenen zweiten Koppel (4) und diese zweite Koppel (4) mit einer gelenkig verbundenen dritten Koppel (5), gebildet ist, wobei die dritte Koppel (5) mit der Welle (6) verbunden ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Aktuator (2) verbundene erste Koppel (3) das Antriebsglied bildet und die dritte Koppel (5) das Abtriebsglied zur Fahrzeugklappe (1) oder dem Haltearm (7) bildet.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mitels des Koppelgetriebes (3 bis 5) in Strecklage der ersten und zweiten Koppel (3, 4), bei jeweils definierter Koppellänge unter Ausnutzung des Kniehebelprinzips die Fahrzeugklappe (1) temporär in der Schließstellung sperrbar ist, wobei der Aktuator (2) stoppbar ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Koppel (5) in den Haltearm (7) integriert ist und der Haltearm (7) mit der Welle (6) verbunden ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fahrzeugklappe (1) eine umlaufende Dichtung angeordnet ist und dass mittels des Koppelgetriebes (3 bis 5) in Strecklage der ersten und zweiten Koppel (3, 4) die Fahrzeugklappe (1) mit Dichtung temporär gegen die Fahrzeugkontur pressbar ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Öffnung in der Fahrzeugkontur eine umlaufende Dichtung angeordnet ist und dass mittels des Koppelgetriebes (3 bis 5) in Strecklage der ersten und zweiten Koppel (3, 4) die Fahrzeugklappe (1) temporär gegen die Dichtung an der Fahrzeugkontur pressbar ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) signal- und schaltungstechnisch mit einer Steuerelektronik des Fahrzeugs in Wirkverbindung ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl oder das Drehmoment des Aktuators (2) steuerbar ist.
Fahrzeugklappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Koppelgetriebes (3 bis 5) auf Grund der Koppelverhältnisse ein günstiges, sinusförmiges Bewegungsprofil, d.h. langsame Anlaufbewegung - schnelle Bewegung - sanfte Abbremsbewegung, der Fahrzeugklappe (1) während der Öffnungs- oder Schließbewegung realisierbar ist.