DE20321283U1

DE20321283U1 - Personen-Unfallschutzsystem mit mindestens einer Sperrklinke

Info

Publication number: DE20321283U1
Application number: DE20321283U
Authority: DE
Original assignee: ISE Innomotive Systems Europe GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2013-06-19

Abstract

Personen-Unfallschutzsystem für Kraftfahrzeuge mit einer sensorgesteuert linear aufstellbaren Komponente und einer Halte-Sperrklinke (3), mit einer Klinkenöffnung, die in einen lösbaren Wirkeingriff mit einem die Komponente niederhaltenden Haltebolzen (5) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinkenöffnung durch einen sich im wesentlichen quer zur Hebellängsachse erstreckenden V-artigen Einschnitt (3c) gebildet ist, dessen Kontur so gestaltet ist, dass sie in der verklinkten, niederhaltenden Position mit dem Haltebolzen (5) an zwei, in Hebellängsachse gegenüberliegenden Stellen im form- und kraftschlüssigen Wirkeingriff steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Personen-Unfallschutzsystem nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Klinken sind Maschinenelemente der Mechanik, die bei vielen Konstruktionen zum Einsatz kommen. Unter einer Klinke versteht man dabei einen ein- oder zweiarmigen Hebel, der die Bewegung eines anderen Maschinenteils hemmt

– dann spricht man von einer Sperrklinke- oder weiterleitet:
– dann spricht man von einer Schaltklinke.

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

Claims

Personen-Unfallschutzsystem für Kraftfahrzeuge mit einer sensorgesteuert linear aufstellbaren Komponente und einer Halte-Sperrklinke (3), mit einer Klinkenöffnung, die in einen lösbaren Wirkeingriff mit einem die Komponente niederhaltenden Haltebolzen (5) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinkenöffnung durch einen sich im wesentlichen quer zur Hebellängsachse erstreckenden V-artigen Einschnitt (3c) gebildet ist, dessen Kontur so gestaltet ist, dass sie in der verklinkten, niederhaltenden Position mit dem Haltebolzen (5) an zwei, in Hebellängsachse gegenüberliegenden Stellen im form- und kraftschlüssigen Wirkeingriff steht.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrklinke (3) als zweiarmiger, drehbar angelenkter und durch eine Feder (8) in Schließrichtung vorgespannter Hebel mit einem Halte- und einem Steuerarm ausgebildet ist.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltearm (3b) der Sperrklinke (3) den U-artigen Einschnitt (3c) trägt und der Steuerarm (3a) für einen Wirkeingriff mit einem Auslöseelement (7) ausgebildet ist.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerarm einen Anschlag für den Wirkeingriff mit dem Auslöseglied (17) eines Aktuators (18) aufweist.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerarm (3a) eine bogenförmige Steuerkulisse (3e) für den Wirkeingriff mit einem federvorgespannten Auslösebolzen (7) besitzt.
Personen-Unfallschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der u-artige Einschnitt (3c) der Sperrklinke (3) leicht v-förmig nach außen geöffnet ist und der Durchmesser des Haltebolzens (5) im Bereich von Zehntel-mm größer als der Durchmesser des Öffnungsgrundes (3d) der Klinkenöffnung (3c) ist.
Personen-Unfallschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenkante (10) des Einschnittes (3c) der Sperrklinke (3) bogenförmig und die andere Seitenkante (11) keilförmig mit einem vorgegebenen Keilwinkel zur Mittellinie (B) des Einschnittes (3c) ausgebildet ist.
Personen-Unfallschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenkante (10') des Einschnittes (3c) der Sperrklinke (3) linear parallel zur Mittellinie (B) und die andere Seitenkante (11) keilförmig mit einem vorgegebenen Keilwinkel zur Mittellinie (B) des Einschnittes (3c) ausgebildet ist.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilwinkel ca. 10° beträgt.
Personen-Unfallschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seitenkanten (11, 10'') des Einschnittes (3c) der Sperrklinke (3) keilförmig ausgebildet sind.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilwinkel der beiden Seitenkanten unterschiedlich sind.
Personen-Unfallschutzsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Keilwinkel 10° und der andere Keilwinkel 5° beträgt.