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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmvorrichtung für Dachträgersysteme
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Herkömmliche Klemmvorrichtungen oben angegebener Art sind so aufgebaut,
daß der Klauenkörper über einen Verstellmechanismus beispielsweise in Form einer
Klemmschraube, nach dem Aufsetzen der Dachträger-Stütze allmählich gegen den Relingkörper
gezogen wird. Abgesehen davon, daß dadurch die Montage und die Demontage des Dachträgersystems
verhältnismäßig zeitraubend wird, sind regelmäßig besondere Werkzeuge notwendig,
um das Dachträgersystem mit vertretbarem Kraftaufwand an der Dachreling befestigen
zu können. Der Fahrer eines Kraftfahrzeugs ist deshalb gezwungen, beim häufigen
Auf- und Abbau des Dachträgersystems Hilfswerkzeuge mit sich zu führen, was viele
Fahrzeugbesitzer dazu veranlaßt, einen einmal montierten Dachträger über Monate
hinweg auf dem Fahrzeugdach zu belassen, um der relativ mühsamen Demontage des Dachträgersystems
aus dem Wege zu gehen. Die energietechnischen Nachteile dieses Verhaltens liegen
auf der Hand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrichtung für
Dachträgersysteme zu schaffen, die eine schnellere und handhabungsfreundlichere
Montage und Demontage des Dachträgersystems ermög-
licht, ohne die
Tragkraft bzw. Belastbarkeit des Dachträgers dadurch zu beeinträchtigen.
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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
I angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die Klemmvorrichtung als ebenes Lenkergetriebe
ausgebildet, bei dem der Klauenkörper als angetriebenes Getriebeglied definiert
und gerichtet elastisch ausgebildet ist, so daß mit möglichst wenig Bauteilen eine
Verspannung des Getriebes in die Verriegelungslage der Klemmvorrichtung ermöglicht
wird. Da das angetriebene Teil des Getriebes lediglich ein Kurbelglied ist, das
einen sehr begrenzten Wirk-Schwenkwinkel besitzt, kann die Klemmvorrichtung einerseits
von Hand und andererseits mit geringstem Zeitaufwand in die Verriegelungslage gebracht
werden, wobei durch geeignete Abstimmung der Hebelverhältnisse der Getriebeglieder
aufeinander die für die Bewegung des Klauen körpers erforderlichen Kräfte ausreichend
klein gehalten werden können. Dadurch daß der Klauenkörper erst nach Durchwandern
seines Verformungs-Maximums in seine Verriegelungslage bringbar ist, kann sich die
Klemmvorrichtung nicht mehr selbständig öffnen, weil erst eine erhebliche Menge
Energie aufgewandt werden muß, um den Klauenkörper wieder soweit zu verformen, daß
er außer Eingriff mit dem Klauenelement gebracht werden kann. Dadurch daß der Klauenkörper
über das Klauenelement auf die Dachreling einwirkt, kann durch geeignete Anordnung
der Kontaktfläche zwischen Klauenelement und Klauenkörper und durch geeignete Abstimmung
der Drehpunkte dieser beiden Elemente dafür gesorgt werden, daß die Klemmvorrichtung
erst dann aufgesprengt wird, wenn extrem große äußere Kräfte auf das Dachträgersystem
einwirken, die regelmäßig nicht auftreten.
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Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 2 wird in vorteilhafter
Weise die Belastbarkeit der Klemmvorrichtung durch einfache geometrische Maßnahmen
erhöht, indem die Tangential-Außenfläche des Klauenelements im Berührungspunkt mit
dem Klauenkörper so gelegt wird, daß bei Belastung des Dachträgersystems durch die
auftretenden Reaktionskräfte ein Moment um den Drehpunkt des Klauenkörpers auftritt,
der diesen in die Verriegelungslage vorspannt.
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Die Weiterbildung gemäß Unteranspruch 3 hat Vorteile hinsichtlich
des Gleitverhaltens des Klauenkörpers auf dem Klauenelement und trägt dazu bei,
die Bedienungskräfte in Grenzen zu halten, auch wenn die Anpreßkraft des Klauenkörpers
im Verriegelungszustand sehr hohe Werte annimmt. Dieser Effekt kann auch durch eine
geeignete Formgebung des Klauenkörpers unterstützt werden, wobei sich insbesondere
die Hakenform als vorteilhaft erwiesen hat. Mit dieser Gestaltung gelingt es, die
Klemmkräfte so groß zu halten, daß der Relingkörper keinerlei Arretierungs- und
Rastvorrichtungen zu tragen braucht, um das Dachträgersystem gegen Verrutschen zu
sichern.
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Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 kann der oben beschriebene
Effekt mit einfachster Formgebung der im Kontakt stehenden Elemente erreicht werden,
wobei gleichzeitig dafür gesorgt ist, daß der Klauenkörper sanft auf das Klauenelement
aufläuft und somit zuverlässig elastisch verformt werden kann. Ein weiterer Vorteil
dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, daß die Kontaktbereiche zwischen Klauenelement
und Klauen körper einem geringeren Verschleiß unterworfen werden, so daß die Lebensdauer
der Klemmvorrichtung angehoben werden kann. Durch geeignete Werk-
stoffwahl, insbesondere
des E-Moduls des Klauenkörpers kann die Überschneidung groß genug gewählt werden,
ohne daß die Hand-Verschließkraft übermäßig ansteigt, so daß mit Großserien-Toleranzbandbreiten
gearbeitet werden kann. Auf diese Weise gelingt es, die auf den Relingkörper einwirkende
Klemmkraft in relativ engen, genau definierten Grenzbereichen zu halten, was der
Sicherheil des Dachträgersystems und auch der Lebensdauer der Dachreling zugute
kommt.
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Mit der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 6 wird der besondere Vorteil
erzielt, daß beim Aufsetzen eine automatische Vorjustierung des Dachträgersystems
erfolgt, wodurch weitere Montagezeit gewonnen wird.
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Der besondere Vorteil der Weiterbildung gemäß Unteranspruch 7 ist
darin zu sehen, daß der Aufbau der Klemmvorrichtung bei unterschiedlichster Gestaltung
des Relingkörpers beibehalten werden kann, und daß zur optimalen Anpassung an das
jeweilige vorliegende Relingsystem lediglich individuelle Adapter vorgesehen sein
müssen, die entweder einstükkig in der Dachträger-Stütze bzw. im Klauenelement ausgebildet
oder in diese Bauteile eingesetzt werden.
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Da das angetriebene Verriegelungselement bei der erfindungsgemäßen
Lösung nunmehr eine exakt definierte Verriegelungs-Endlage besitzt, wird die Möglichkeit
eröffnet, die Klemmvorrichtung gemäß Unteranspruch 8 weiterzubilden, wodurch die
Sicherheit des Dachträgersystems weiter angehoben werden kann.
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Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 10 hat sich in fertigungstechnischer
Hinsicht als besonders vorteilhaft erwiesen, da mit diesen kleinvolumigen Bauteilen
ausgeschlossen werden kann, daß verzugsbedingte Ausrichtungsfehler die Klemmkraft
beeinträchtigen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen
Unteransprüche.
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Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen eine Ausführungsform
der Klemmvorrichtung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
eines Kraftfahrzeugs mit einem montierten Vorderteil eines Dachträgersystems, das
mit der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung ausgestattet ist, Fig. 2 eine maßstabsgetreue
Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Klemmvorrichtung von vorne in einem Zustand vor
dem Aufsetzen auf die Dachreling, Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht der Klemmvorrichtung
im auf die Dachreling aufgesetzten Zustand, Fig.4 eine der Fig. 3 entsprechende
Ansicht der Klemmvorrichtung im verriegelten Zustand, und Fig. 5 eine Ansicht der
Klemmvorrichtung gemäß Fig. 4 bei einer Blickrichtung entlang des Pfeils V in Fig.4.
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Fig.l zeigt den Dachbereich eines Kraftfahrzeugs, das eine gesonderte
Dachreling mit einem Relingskörper 1 trägt, der beispielsweise rohrförmig ausgebildet
ist. Der Dachreling ist ein Dachträgersystem 2 zugeordnet, das abnehmbar an der
Dachreling 1 montiert ist und von dem in der Fig. 1 nur das vordere Teil gezeigt
ist.
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Das Dachträgersystem besteht gewöhnlicherweise aus zwei Querholmen
3, die über seitliche Dachträger-Stützen 4 auf die Dachreling 1 aufgesetzt werden
können.
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Über eine in den Fig.2 bis 4 im einzelnen gezeigte Klemmvorrichtung
5 erfolgt eine stoß-, rüttel- und rutschfeste Verbindung zwischen der Dachträger-Stütze
4 und dem Relingkörper 1.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Dachträger-Stütze 4 zum Aufsetzen
auf den Relingkörper 1, der gemäß der dargestellten Ausführungsform als rundes Rohr
ausgebildet
ist, auf der dem Relingkörper 1 zugewandten Seite mit
einer Aussparung 41 versehen, die formschlüssig auf den Relingkörper 1 setzbar ist
Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 5 hervorgeht, sind die Aussparungen 41 in einem
sich verbreiternden Schulterabschnitt 42 der Dachträger-Stütze 4 ausgebildet. Die
Form der Aussparung 41 ist individuell dem jeweiligen Relingkörper 1 anpaßbar bzw.
angepaßt, so daß ein möglichst schlupffreier Formschluß zwischen Dachträger-Stütze
4 und Dachreling 1 bereitgestellt wird.
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Über ein Gelenk 51, das in den beiden Schulterabschnitten 42 (von
denen nur einer in Fig. 5 gezeigt ist) untergebracht ist, ist im unteren Bereich
der Dachträger-Stütze 4 ein Klauenkörper 52 drehbar bzw. verschwenkbar gelagert,
mit dem die Dachträger-Stütze 4 im auf den Relingkörper 1 aufgesetzten Zustand gegen
diesen gepreßt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Klauenkörper 52 als hakenförmige
Klemmspange ausgebildet, die in der nachfolgend näher zu beschreibenden Weise mit
einem Paar von weiteren Klauenelementen 53 zusammenwirkt, die jeweils in den Seitenwänden
43 des Schulterabschnitts 42 über ein Gelenk 54 drehbar gelagert sind. Die einzelnen
Klauenelemente 53 sind als C-förmige Doppelhebel ausgebildet, der jeweils einen
Klemmarm 531 und einen Positionierungsarm 532 aufweist, der - wie aus Fig. 2 ersichtlich
- beim Aufsetzen des Dachträgers auf die Dachreling 1 oberhalb des Relingkörpers
1 zu liegen kommt. Dies kann durch geeignete Abstimmung des Gelenkpunkts 54 auf
den Schwerpunkt des Klauenelements 53 unter Berücksichtigung der Auflagekraft des
Klauenkörpers 52 erreicht werden, der vor dem Aufsetzen - wie in Fig. 2 gezeigt
- mit einer Wulst 521 an der Außenoberfläche des Klauenelements 53 lose anliegt.
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Wenn der Träger-Stützkörper 4 in vertikaler Richtung auf den Relingkörper
1 abgesenkt wird, bewegt sich der Klemmarm 531 an der Außenseite des Relingkörpers
1 vorbei und der Positionierungsarm 532 gelangt schließlich in Auflagekontakt mit
dem Relingkörper 1. Unter Einwirkung des Eigengewichts des Dachträgers wird daraufhin
das Klemmelement 53 gemäß Fig. 2 im Uhrzeigersinn so lange verschwenkt, bis der
Relingkörper 1 vollkommen in der Aussparung 41 aufgenommen ist. Diese Stellung ist
in Fig. 3 gezeigt. Man erkennt, daß während des Verschwenkvorgangs des Klauenelements
53 der Klemmarm 531 relativ weit unter den Relingkörper 1 einschwenkt, so daß in
diesem Stadium bereits eine Vorpositionierung des Dachträgersystems stattfindet.
Während des Einschwenkens des Klemmelements 53 verschwenkt auch die Klemmspange
52. unter Einwirkung der Schwerkraft um einen gewissen Winkel im Uhrzeigersinn nach
unten und nimmt die in Fig, 3 gezeigte Stellung an, in der weiterhin die Wulst 521
an der Außenoberfläche des Klauenelements 53 anliegt. Der Klemmarm 531 ist auf der
dem Relingkörper 1 zugewandten Seite mit einer Innenkontur 533 versehen, die der
von ihr zu umgreifenden Außenkontur des Relingkörpers wiederum exakt angepaßt ist
Anstelle die Kontur der Aussparung 41 und der Innenfläche 533 bereits an den Relingkörper
anzupassen, können in diesen Bereichen auch Adapter 7 vorgesehen sein, wie dies
mit der Schraffur in Fig. 3 angedeutet ist.
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Zur endgültigen rüttelfesten und abziehfesten Fixierung der Dachträger-Stütze
an der Dachreling 1 wird nun der klemmspangenartige Klauenkörper 52 von Hand weiter
im Uhrzeigersinn verschwenkt. Zu diesem Zweck ist an seiner Außenseite im unteren
Bereich eine Handhabungs- bzw. Bedienungsnase 522 vorgesehen, die bevorzugterweise
an den Klauenkörper 52 angeformt ist, um eine ergonomisch günstige Gestaltung bereitzustellen.
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Die Verschwenkung der Klemmspange 52 kann zunächst nahezu ohne Krafteinwirkung
erfolgen, da zu Beginn der Verschwenkbewegung die Wulst 521 entlang der Außenoberfläche
534 entlang gleitet und dabei das Klauenelement 53 in die Anschlagstellung mit dem
Relingkörper 1 verschwenkt. Um ein sanftes Gleiten der Wulst 521 auf dem Klauenelement
53 zu ermöglichen, ist die Außenoberfläche 534 beispielsweise als Zylinder-Teilmantelfläche
ausgebildet und derart dimensioniert bzw. derart auf die Gestaltung der Klemmspange
52 bzw. auf den Abstand zwischen der Wulst 521 und dem Gelenk 51 abgestimmt, das
die Wulst 521 der Klemmspange 52 unter elastischer Verformung der hakenförmig ausgebildeten
Klemmspange über einen Scheitelpunkt S hinweg, an dem die Klemmspange ihr Verformungs-Maximum
erreicht, in die in Fig. 4 gezeigte Verriegelungslage schiebbar ist, in der noch
eine gewisse kleine Rest-Verformung vorliegen kann. In der in Fig. 4 gezeigten Verriegelungslage
des Klauenkörpers 52 liegt dieser bevorzugterweise zusätzlich an einem nicht im
einzelnen gezeigten Anschlag an, durch den dem Benutzer zuverlässig angezeigt wird,
daß die Klemmspange 52 ihre Wirkstellung erreicht hat.
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Das Prinzip der in den Figuren dargestellten Klemmvorrichtung beruht
letztlich darauf, daß sich der Radius X, auf dem sich der Kontaktpunkt auf der Wulst
521 bewegt, mit der Außenoberfläche 534 des Klauenelements 53 zumindest um das Überschneidungsmaß
Ü (siehe Fig. 4) überschneidet, so daß der Arretierungsbereich des Klauenelements
53, d.h. der Bereich, in dem der Klauenkörper 52 im verriegelten Zustand in Eingriff
mit dem Klauenelement 53 steht, hinter dem Scheitelpunkt S liegt. In Fig.4 ist diese
Überschneidung als Fläche zwischen der Außenoberfläche 534 und der Kreislinie Kr
mit dem Radius Xum den Gelenkpunkt 51 dargestellt. Dieses Überschneidungsmaß Ü stellt
das Mindest-Überschneidungsmaß dar, mit dem sichergestellt ist, daß die Klemmvorrichtung
nur dann geöffnet werden kann, wenn Energie aufgewandt wird, um den Klauenkörper
52, der als Betätigungsbügel ausgebildet ist, zu öffnen. Tatsächlich ist das Überschneidungsmaß
jedoch größer, um sicherzustellen, daß im verriegelten Zustand, der in Fig. 4 gezeigt
ist, eine Rest-Verformung des Betätigungsbügels verbleibt, die die Kraft bestimmt,
mit der das Klauenelement 53 gegen den Relingkörper 1 gepreßt wird. Das in Fig.
4 gezeigte Maß Üentspricht in diesem Fall nicht mehr dem tatsächlichen Überschneidungsmaß
bei entspanntem Klauenkörper. Dieses Maß Üwirkt sich aber insofern auf die in der
Verriegelungslage auf das Klauenelement 53 aufgebrachte Klemmkraft aus, als es den
Abfall der Klemmkraft vom Maximalwert, der beim Scheitelpunkt S auftritt zum Wirk-Wert,
der in der Verriegelungslage gemäß Fig. 4 auftritt, festlegt. Durch geeignete Gestaltung
des Klauenkörpers bzw. Betätigungsbügels 52 bzw. durch geeignete Werkstoffwahl,
insbesondere des E-Moduls gelingt es, mit fertigungstechnisch ohne weiteres realisierbaren
Überschneidungsmaßen Ü einerseits in der Verriegelungslage Klemmkräfte zu erzeugen,
die so groß sind, daß der Relingkörper keinerlei zusätzliche Arretierungs- und Rastvorrichtungen
zu tragen braucht, und andererseits dafür zu sorgen, daß der Betätigungsbügel 52
durch Ansetzen der Hand an der Bedienungsnase 522 auch dann noch mit ohne weiteres
aufbringbaren Kräften gelöst werden kann, wenn Toleranzbandbreiten der
fertig
montierten Klemmvorrichtung vorausgesetzt werden, die in der Großserien-Produktion
angesetzt werden. Als Werkstoff für den elastischen Betätigungsbügel kann Leichtmetall
oder auch Kunststoff, z.B. ein Polyacetal-Kunststoff, verwendet werden. Bevorzugterweise
wird der Werkstoff des Betätigungsbügels 2 zumindest im Bereich der Wulst 521 auf
den Werkstoff des Klauenelements 53 im Hinblick darauf abgestimmt, daß eine verschleißfeste
und über die gesamte Lebensdauer der Klemmvorrichtung glatte Flächenpaarung vorliegt.
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Dies kann auch durch geeignete Oberflächenbehandlung der in Kontakt
stehenden Bauteile erzielt werden.
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Mit dem bislang beschriebenen Aufbau der Klemmvorrichtung wird bereits
sichergestellt, daß sich der Betätigungsbügel nicht mehr selbständig öffnen kann,
weil der Kontaktpunkt P bereits hinter dem Scheitelpunkt S zuliegen kommt. Um den
Halt des Dachträgersystems an der Dachreling 1 zusätzlich zu verbessern und um insbesondere
sicherzustellen, daß sich das Dachträgersystem auch nicht bei sehr großen äußeren
Kräften lösen kann, weist die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Klemmvorrichtung
die folgende Besonderheit auf: Der Kontaktpunkt P ist Bestandteil einer derart ausgebildeten
bzw. gekrümmten Außenoberfläche 534 und befindet sich an einer solchen Stelle, daß
die Flächen-Normale N durch den Kontaktpunkt Pbezüglich des Gelenkpunkts 51 auf
der Seite verläuft, in die die Öffnungs-Schwenkbewegung Sö geht. Bei der in den
Figuren dargestellten Ausführungsform verläuft die Flächen-Normale N in einem Abstand
An vom Drehpunkt 51, mit der Folge, daß bei einer in Folge von Fahr- und Windkräften
auf das Dachträgersystem einwirkenden äußeren Kraft, die das Dachträgersystem vom
Relingkörper abheben will, über das Klauenelement 53 eine Reaktionskraft in Richtung
der Flächen-Normalen N wirkt, die ein solches Moment um den Drehpunkt 51 erzeugt,
daß der Betätigungsbügel 52 in seine Verriegelungslage vorgespannt wird. Im verriegelten
Zustand der Klemmvorrichtung stellt diese somit ein Getriebesystem dar, das bei
einer Krafteinleitung über die Klauenelemente 53 blockiert. Dadurch zeichnet sich
das vorstehend beschriebene Dachträgersystem durch eine sehr hohe Betriebssicherheit
aus.
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Da der Betätigungsbügel 52 eine exakt definierte Verriegelungslage
besitzt, die in Fig. 4 gezeigt ist, eröffnet sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit,
die Bewegung dieses Bügels 52 zur Ansteuerung einer Diebstahlsicherungseinrichtung
8 heranzuziehen, die beispielsweise aus einem Zylinderschloß besteht. Um sicherzustellen,
daß der Fahrer bei montiertem Dachträgersystem erst dann die Fahrt antritt, wenn
dieses ordnungsgemäß auf der Dachreling montiert ist, kann der Klauenkörper 52 mit
einer in das Zylinderschloß 8 eingreifenden Stifteinrichtung zusammenwirken, die
den im Zylinderschloß 8 beispielsweise steckenden Schlüssel erst dann zum Absperren
freigeben, wenn der Klauenkörper bzw. Betätigungsbügel 52 seine Verriegelungslage
eingenommen hat.
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In Abwandlung der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist es ferner
möglich, den Betätigungsbügel 52 derart mit einer Diebstahlsicherungseinrichtung
zusammenwirken zu lassen, daß diese automatisch in Funktion tritt, wenn der Klauenkörper
seine Verriegelungslage eingenommen hat.
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Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, besitzt der Betätigungsbügel
bildende Klauenkörper 52 seitliche Begrenzungswände 523, so daß eine schalenförmige
Struktur des Betätigungsbügels entsteht, der die Klauenelemente 53 nicht nur von
außen sondern auch von vorne und von hinten umgreift, wodurch sich neben einer formstabilen
Gesamtstruktur des Klauenkörpers der zusätzliche Vorteil ergibt, daß das Gelenk
54 für das Klauenelement 53 von der Umgebung abgeschirmt ist.
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Das Anwendungsgebiet der vorstehend beschriebenen Klemmvorrichtung
ist nicht auf die gezeigte Dachreling-Konstruktion beschränkt. Die Konstruktion
der Klemmvorrichtung ist vielmehr derart, daß sie für jede Art von Dachreling, auch
für eine herkömmliche Rillen-Reling-Konstruktion einsetzbar ist, wobei zu diesem
Zweck lediglich entweder besonders gestaltete Klauenelemente oder zusätzliche Adapter
verwendet werden müssen.
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Die Erfindung schafft somit eine Klemmvorrichtung für Dachträgersysteme,
bei denen eine Dachträger-Stütze auf einen Relingkörper setzbar und mittels eines
an ihr befestigten Klauenkörpers gegen den Relingkörper preßbar ist. Der Klauenkörper
ist als verschwenkbar in der Dachträger-Stütze gelagerte Klemmspange ausgebildet,
die unter elastischer Verformung und nach Durchwandern eines Verformungsmaximums
in ihre Verriegelungslage bringbar ist, in der sie ein weiteres, in der Dachträger-Stütze
um einen anderen Drehpunkt verschwenkbares Klauenelement, das den Relingkörper von
der der Dachträger-Stütze abgewandten Seite umgreift, gegen den Relingkörper spannt.
Auf diese Weise kann das Dachträgersystem, das sich durch eine schlag-und stoßfeste
Verbindung zur Dachreling auszeichnet, ohne zusätzliche Werkzeuge durch einen einfachen
Handgriff montiert bzw. demontiert werden.