EP2859165B1

EP2859165B1 - Kupplungsvorrichtung zur lösbaren verbindung eines schwenkbeweglich gelagerten karosserieteils, wie fahrzeugtüre, heck- oder frontklappe mit einem fahrzeugstrukturteil einer fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: EP2859165B1
Application number: EP13732088.3A
Authority: EP
Inventors: Marion Schoch; Bastian Rosenauer; Manfred Schindler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: WO2013182319A1; CN104350225B; EP2859165A1; CN104350225A; DE102012011420A1; US20150076840A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zur lösbaren Verbindung eines schwenkbeweglich gelagerten Karosserieteils, insbesondere Fahrzeugtüre, Heck- oder Frontklappe mit einem Fahrzeugstrukturteil einer Fahrzeugkarosserie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 200 03 277 U1 ist eine gattungsbildende Kupplungsvorrichtung bekannt, die aus einem Schloss mit zwei zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung parallel gegeneinander verschiebbaren Riegeln besteht, wobei beim Verschieben dieser Riegel in ihre Schließstellung diese mit einem Gegenstück form- und/oder kraftschlüssig zwecks Verriegelung zusammenwirken. Um diese Riegel zwischen ihrer Öffnungs- und Schließstellung zu verfahren ist eine drehbare Schlossscheibe vorgesehen, die über Kurbeltriebe mit den Riegeln eine Wirkverbindung herstellt. Durch Verdrehen der Schlossscheibe werden die beiden Riegel zwischen der Öffnungs- und Schließstellung verfahren.
Ferner beschreibt die DE 10 57 496 B eine Vorrichtung zum Schließen von Kraftfahrzeugtüren, die ein an einem Türflügel oder an einem feststehenden Türrahmen ein elektrisch antreibbares Eingriffsglied und am anderen Teil ein entsprechendes Aufnahmeorgan für das antreibbare Eingriffsglied umfasst. Hierbei kann als Eingriffsglied ein kegelstumpfförmiger Riegel verwendet werden, der in einem Hohlkegelstumpf als Aufnahmeorgan eingreift. Ferner wird auch vorgeschlagen, einen solchen Riegel und die zugehörige Aufnahmeöffnung keilförmig, bspw. in Form von Keilflächen auszubilden.
Schließlich ist auch aus der DE 103 15 565 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, welche als sogenanntes Kraftgelenk zur lösbaren Verbindung einer Fahrzeugtüre mit einer Türsäule verwendet wird, wobei diese Fahrzeugtüre anschlagseitig mit einem Kraftgelenk an der dortigen Türsäule angelenkt ist. Ferner weist diese Fahrzeugtüre eine das Kraftgelenk mit dem Kraftschloss verbindende Türaussteifung auf, so dass Kräfte aus den Türsäulen über das Kraftgelenkt und das Kraftschloss in die Fahrzeugtüre eingeleitet werden können und dadurch die Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie erhöht wird.
Das in dieser DE 103 15 565 A1 beschriebene Kraftschloss zur lösbaren Verbindung einer Fahrzeugtüre mit einer B-Säule einer Fahrzeugkarosserie weist ein türseitig angeordnetes erstes Kupplungselement und ein mit diesem zusammenwirkendes, karosserieseitig befestigtes zweites Kupplungselement auf, wobei in einem geschlossenen Zustand des Kraftschlosses die beiden Kupplungselemente spielfrei so aneinander anliegen, dass Zug- und Druckkräfte übertragen werden können, um dadurch die Biegesteifigkeit der Verbindung aus der Fahrzeugtür und der B-Säule und die Torsionssteifigkeit des Fahrzeugkarosserie zu erhöhen. Ferner sind zur Vermeidung einer hohen Flächenpressung und zum Ausgleich etwaige Toleranzen, die durch die Fertigung oder im Betrieb entstehen können, Keilflächen aufweisende Haltkörper des zweiten Kupplungselementes vorgesehen, die an entsprechend ausgebildeten Keilflächen eines Einrückkörpers des ersten Kupplungselementes angreifen. Zur Bildung der Keilflächen sind die Haltekörper bzw. der türseitig angeordnete Einrückkörper kegelsegmentartig bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei bspw. vier solcher Haltekörper radial um einen Bozen angeordnet sind. Die Verspannung der Keilflächen, also die Verriegelung der beiden Kupplungselemente wird durch einen motorischen Antrieb oder durch einen Elektromagneten bewirkt, wobei im Falle einer Abschaltung der Energieversorgung des Antriebs die beiden Kupplungselemente entriegelt werden. Die Realisierung dieses bekannten Kraftschlusses erfordert eine hohe Anzahl von kinematischen Bauelementen, die eine komplizierte Geometrie aufweisen. Neben diesem Kraftschloss weist die Fahrzeugtüre der Fahrzeugkarosserie zusätzlich ein gewöhnliches Türschloss auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die insbesondere mit wenigen und konstruktiv einfachen Bauteilen hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Eine solche Kupplungsvorrichtung zur lösbaren Verbindung eines schwenkbeweglich gelagerten Karosserieteils, insbesondere Fahrzeugtüre, Heck- oder Frontklappe mit einem Fahrzeugstrukturteil einer Fahrzeugkarosserie, mit einem ersten Kupplungselement und einem mit diesem im gekoppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung spielfrei gekoppelten zweiten Kupplungselement, wobei das erste Kupplungselement zwei parallel gegeneinander verschiebbar gelagerte Riegel aufweist und eine motorische Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, welche mittels Wirkverbindungsmittel die Riegel zum Koppeln der beiden Kupplungselemente motorisch auseinander verlagert, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Riegel als in einem quaderförmigen Schließkeilhalter gelagerte plattenförmige Schließkeile mit Keilflächen ausgebildet sind, welche zur Bildung der Keilflächen eine Seitenkante mit keilförmigen Querschnitt aufweisen, und das zweite Kupplungselement mit zwei, das erste Kupplungselement zwischen sich aufnehmenden Haltebacken mit Keilnuten ausgebildet ist, derart dass die Schließkeile durch das motorische auseinander Verlagern mit ihren Keilflächen in die Keilnuten gedrückt werden und dabei in Eingriff mit Keilflächen der Keilnuten bringbar sind.
Diese erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung kommt mit wenigen Elementen aus, insbesondere sind nur zwei Schließkeile erforderlich, mit denen ein wirksamer Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen erzielt wird, nämlich in allen in der Ebene senkrecht zu den Keilflächen liegenden Richtungen, d.h. bezogen auf ein Koordinatensystem eines Fahrzeugs sowohl in x- als auch in z-Richtung. In der Richtung, in der die Schließkeile aus den Keilnuten gefahren werden, besteht ein hoher Kraftschluss.
Aufgrund der Verwendung von einfachen Schließkeilen mit in Haltebacken eingebrachten Keilnuten zur Aufnahme der Schließkeile ergibt sich ein einfacher konstruktiver Aufbau, der sich kostengünstig sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch der Montage realisieren lässt.
Durch die plattenförmigen Schließkeile mit keilförmigen Querschnitt ausgebildeten Seitenkanten wird der konstruktive Aufbau weiter reduziert, da auf komplizierte rotationssymmetrische Körper gemäß dem Stand der Technik, wie Kegelstumpfsegmente oder Kegelstümpfe verzichtet wird. Auch die für das auseinander Verlagern der beiden Schließkeile in die Keilnuten der Haltebacken erforderliche Kinematik ist mit einfachen Mitteln realisierbar.
Um auch einen Formschluss in y-Richtung in Richtung des Fahrzeuginneren zu ermöglichen, verlaufen die Keilnuten in ihrer Längserstreckung konisch zueinander und die Keilflächen der Schließkeile sind an diesen konischen Verlauf derart angepasst, dass das Einführen der Schließkeile beim Schließen bspw. einer Fahrzeugtüre in das zweite Kupplungselement erleichtert wird, jedoch aufgrund des in Richtung des Fahrzeuginneren konisch aufeinander zu laufenden Längsnuten der Haltebacken und der daran angepassten Schließkeile sich in dieser Richtung die beiden Kupplungselemente verspannen und daher ebenso einen Kraftübertragung ermöglichenden Formschluss bilden.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens einer der Schließkeile auf der den Haltebacken gegenüberliegenden Seitenkante mit einer Schließnase ausgebildet werden, die in entsprechende Schließöffnungen in den Keilnuten der Haltebacken des zweiten Kupplungselements beim Verriegeln einfährt. Dadurch wird auch in y-Richtung, also sowohl in Richtung des Fahrzeuginneren als auch nach außen ein vollständiger Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen bewirkt.
Dadurch, dass gemäß einer weiteren Ausgestaltung das erste Kupplungselement wenigstens ein die Schließkeile verbindendes Rückstellfederelement aufweist, welches die beiden Schließkeile in Richtung aufeinander zu vorspannt, müssen die beiden Schließkeile nicht aktiv aus der Verspannung mit den Keilnuten gezogen werden, wenn die Nockenscheibe in entsprechender Stellung mittels der motorischen Antriebsvorrichtung gedreht wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die Wirkverbindungsmittel zur Herstellung der Wirkverbindung der motorischen Antriebsvorrichtung mit den Schließkeilen des ersten Kupplungselements eine Nockenscheibe mit zwei diametral gegenüberliegenden Nockennasen, die in dem ersten Kupplungselement derart gelagert ist, dass durch eine Drehung in einer Wirkverbindung der Nockennasen mit den Schließkeilen dieselben in die Keilnuten gedrückt werden.
Damit lassen sich die in dem ersten Kupplungselement verschiebbar gelagerten Schließkeile leicht mit der dazwischen, vorzugsweise in der Plattenebene der Schließkeile angeordneten Nockenscheibe auseinander in die Keilnuten bewegen, wobei durch die gegenüberliegenden Nockennasen ein symmetrischen Einfahren der Schließkeile in die Keilnuten der Haltebacken bewirkt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Wirkverbindungsmittel eine Steuerscheibe, welche drehfest mit der Nockenscheibe verbunden ist, wobei mittels eines Anschlagmittels die Drehbewegung der Steuerscheibe derart begrenzt wird, dass die Steuerscheibe zwischen einer ersten, das erste und zweite Kupplungselement entkoppelnden Position und einer zweiten, das erste und zweite Kupplungselement koppelnden Position drehbar ist.
Mit einer solchen Steuerscheibe kann eine vorteilhafte Steuerung der motorischen Antriebsvorrichtung realisiert werden, da die begrenzte Drehbewegung der Steuerscheibe zu einer detektierbaren Änderung von Antriebsparametern, wie bspw. dem Motorstrom eines Elektromotors als Antriebsvorrichtung führt und zum Abschalten der Antriebsvorrichtung benutzt werden kann.
Ferner umfassen die Wirkverbindungsmittel weiterbildungsgemäß eine Antriebsscheibe, welche mittels eines Mitnehmers drehfest mit der Steuerscheibe verbindbar ist, wobei der Mitnehmer auf der Steuerscheibe schwenkbar und federbelastet derart angeordnet ist, dass der Mitnehmer eine lösbare und drehfeste Rastverbindung mit der Antriebsscheibe herstellt und durch eine von der Antriebsvorrichtung bewirkte Drehbewegung der Antriebsscheibe die Steuerscheibe zwischen der ersten und zweiten Position verschwenkbar ist.
Mit diesem Mitnehmer wird eine lösbare Kopplung zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite realisiert, die manuell zur Realisierung einer manuellen Notentriegelung dient.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung wird dies mittels eines Nothebels realisiert, welcher in einer Wirkverbindung mit dem Mitnehmer verschiebbar ist, derart, dass die Rastverbindung in der zweiten Position der Steuerscheibe mit der Antriebsscheibe gelöst wird und ein die Steuerscheibe in Richtung der ersten Position vorgespanntes Federelement vorgesehen ist, durch welches die Steuerscheibe bei entrastetem Mitnehmer in die erste Position verschwenkt wird.
Bei einem Stromausfall wird dieser Nothebel über einen Türgriff betätigt, sobald die Rastverbindung zwischen der Steuerscheibe und der Antriebsscheibe gelöst ist, ziehen die Rückstellfederelemente die beiden Schließkeile aus der Verklemmung mit den Keilnuten in den Haltebacken zurück, so dass bspw. eine Fahrzeugtüre geöffnet werden kann.
Eine alternative Ausgestaltung einer Notentriegelung wird weiterbildungsgemäß dadurch geschaffen, dass ein axial zur Steuerscheibe angeordneter Entriegelungsring mit einem Steuernocken vorgesehen ist, welcher zum Lösen der Rastverbindung des Mitnehmers mit der Antriebsscheibe in Wirkverbindung mit dem Mitnehmer bringbar ist und ein Betätigungsmittel vorgesehen ist, mit welchem eine Drehbewegung des Entriegelungsrings aus einer Ruheposition in wenigstens eine Betriebsposition bewirkt wird, derart, dass mit der Drehbewegung zunächst die Rastverbindung zumindest in der zweiten Position, der Steuerscheibe mit der Antriebsscheibe gelöst wird und anschließend die Steuerscheibe über den Mitnehmer in Richtung deren ersten Position gedreht wird.
Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass auch bei einem Ausfall der motorischen Antriebsvorrichtung während des Vorganges der Kopplung der beiden Kupplungselemente eine Notentriegelung möglich ist.
Vorzugsweise wird bei dieser Ausgestaltung die Drehbewegung des Entriegelungsrings mittels eines verschwenkbar gelagerten Zahnsegmentelementes, insbesondere eines Zahnsegmentrades oder einer Zahnstange bewirkt, welches sich im Eingriff mit einem Zahnsegment des Entriegelungsrings befindet, das Zahnsegmenrelement in einer der Ruheposition des Entriege-. lungsrings entsprechenden ersten Schwenkstellung federvorgespannt ist, und mittels des Betätigungsmittels das Zahnsegmentelement aus der ersten Schwenkstellung in eine den Entriegelungsring in dessen Betriebsposition verdrehende zweite Schwenkposition verschwenkt wird.
Als Betätigungsmittel ist insbesondere eine Bowdenzugvorrichtung vorgesehen, welche einenends an dem Zahnsegmentelement angelenkt ist und andernends mit einem Türgriff des Schlosses verbunden ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass eine mit der Antriebsscheibe drehgekoppelte Mitnehmerscheibe vorgesehen ist, wobei die Drehkopplung von wenigstens einem einerseits mit der Mitnehmerscheibe und andererseits mit der Antriebsscheibe verbundenen Spielausgleichsfederelement gebildet wird, und die Drehkopplung eine relative Drehbewegung zwischen der Antriebsscheibe und der Mitnehmerscheibe über einen vorgegebenen Verdrehwinkel derart zulässt, dass durch eine Drehbewegung der Mitnehmerscheibe in Drehrichtung D1 der zweiten Position der Steuerscheibe die Antriebsscheibe zumindest bei Erreichen ihrer Endstellung in gleicher Drehrichtung D1 vorgespannt und eine spielausgleichende weitere Drehbewegung mit einem maximal dem vorgegebenen Verdrehwinkel entsprechenden Drehwinkel ermöglicht wird.
Diese Drehkopplung zwischen der Antriebsscheibe und der Mitnehmerscheibe bewirkt also, dass bei einer von der Antriebsvorrichtung bewirkte Drehung der Mitnehmerscheibe in Drehrichtung der zweiten Position der Steuerscheibe die Antriebsscheibe zunächst so weit vorgespannt wird, bis es ausreicht diese in der gleichen Drehrichtung in eine Position, in der die Schließkeile spielfrei in den Keilnuten verspannt sind, mitzunehmen, wobei in dieser Position das Spielausgleichsfederelement bis zu einem die relative Drehbewegung begrenzenden Anschlag überdrückt und dadurch die Federkraft bis zu dieser Position angestiegen ist. Sollte bei abgeschalteter Antriebsvorrichtung ein Spiel zwischen den Schließkeile und den Haltebacken entstehen, bewirkt die von dem Spielausgleichsfederelement bewirkte Federkraft eine relative Drehbewegung der Antriebsscheibe gegenüber der Mitnehmerscheibe, die die Steuerscheibe unter Aufhebung des entstandenen Spiels weiter in Richtung ihrer zweiten Position verdreht, so dass dadurch auch die Nockenscheibe mit ihren beiden Nockennasen unter Aufhebung des entstandenen Spiels die beiden Schließkeile weiter in die Keilnuten drückt.
Damit wird bei abgeschalteter Antriebvorrichtung ein dynamischer Spielausgleich zwischen den beiden Kupplungselementen erzielt und dadurch während des Fahrzeugbetriehes der Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen ständig gewährleistet.
Weiterbildungsgemäß sind Verbindungsmittel vorgesehen, die eine relative Drehbewegung der Mitnehmerscheibe gegenüber der Antriebsscheibe mit dem vorgegebenen Verdrehwinkel ermöglichen und daher einen die relative Drehbewegung begrenzenden Anschlag bilden. Vorzugsweise sind als Verbindungsmittel ein mit der Antriebsscheibe verbundener Verbindungzapfen und eine auf der Mitnehmerscheibe angeordnete Längsnut zur Aufnahme des Verbindungszapfens vorgesehen, derart dass die Längsnut eine Relativbewegung des Verbindungzapfens entsprechend dem Verdrehwinkel ermöglicht.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Mitnehmerscheibe ein Schneckenrad, welches über eine Schnecke von der motorischen Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Ferner umfasst die Mitnehmerscheibe ein Federanbindungsrad, welches zusammen mit der Antriebsscheibe das wenigstens eine Spielausgleichsfederelement aufnimmt und die Längsnut aufweist.
Die motorische Antriebsvorrichtung ist selbsthemmend, insbesondere als Elektromotor zum motorischen Antreiben der Antriebsscheibe bzw. der Mitnehmerscheibe ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbelspielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine perspektivische Darstellung eines ersten Kupplungselementes eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kupplungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 2: eine perspektivische Darstellung eines zweiten Kupplungselementes, welches zusammen mit dem ersten Kupplungselement nach Figur 1 eine erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung bildet,
Figur 3: eine perspektivische Darstellung des zweiten Kupplungselementes nach Figur 2 mit Schließkeilen des ersten Kupplungselementes nach Figur 1,
Figur 4: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung mit einem ersten und zweiten entkuppelten Kupplungselement nach Figur 1 und Figur 2,
Figur 5: eine perspektivische Darstellung der Kupplungsvorrichtung mit einem explosionsdargestellten Schließkeilhalter des ersten Kupplungselements,
Figur 6: eine perspektivische Darstellung der Kupplungsvorrichtung mit einem teilweise explosionsdargestellten ersten Kupplungselement,
Figuren 7: Teildarstellungen des ersten und zweiten Kupplungselementes der Kupplungsvorrichtung nach Figur 4 mit entkoppelten Schließkeilen,
Figuren 8: weitere Teildarstellungen des ersten und zweiten Kupplungselementes der Kupplungsvorrichtung nach Figur 7 in gekoppelter Lage der Schließkeile,
Figuren 9: Teildarstellungen des ersten Kupplungselementes zur Erläuterung der Notentriegelungsfunktion der Kupplungsvorrichtung nach Figur 4,
Figur 10: eine perspektivische Darstellung der Kupplungsvorrichtung nach Figur 4 mit einem ein Lastanbindungselement aufweisenden Gehäuse,
Figur 11: schematische Teildarstellung des Bereiches der B-Säule einer Fahrzeugkarosserie mit eingebauter Kupplungsvorrichtung nach Figur 4,
Figur 12: eine Seitenansicht auf eine Kupplungsvorrichtung als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 13: eine Explosionsdarstellung des ersten Kupplungselementes gemäß Figur 12 ohne Schließkeilhalter,
Figuren 14: perspektivische Darstellung der Antriebsscheibe und Mitnehmerscheibe gemäß Figur 13,
Figuren 15: perspektivische Darstellungen des ersten Kupplungselementes gemäß Figur 12, die den Bewegungsablauf von einer entkoppelten Position in eine gekoppelte Position der Schließkeile zeigen,
Figuren 16: Darstellungen zur Erläuterung der Notentriegelungs-Funktion der Kupplungsvorrichtung nach Figur 12,
Figuren 17: perspektivische Darstellungen des ersten Kupplungselementes gemäß Figur 12, die den Bewegungsablauf einer manuellen Notentriegelungs-Funktion zeigen,
Figuren 18: perspektivische Darstellungen des ersten Kupplungselementes gemäß Figur 12, die den Bewegungsablauf einer motorischen Verriegelung nach einer durchgeführten manuellen. Notentriegelungs-Funktion zeigen,
Figur 19: eine perspektivische Darstellung eines Schließkeils mit einer Schließnase,
Figur 20: eine perspektivische Darstellung eines alternativen zweiten Kupplungselementes mit einer verfahrbaren Abdeckung
Figur 21: eine perspektivische Darstellung eines Schließkeilhalters mit Schließkeil in einer alternativen Ausführung,

Figur 22: eine perspektivische Darstellung des Schließkeilhalters nach Figur 21 mit ausgefahrenem Schließkeil, und
Figur 23: eine Detailansicht auf den Schließkeilhalter nach Figur 22 im gekoppelten Zustand mit einer Haltebacke.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Kupplungsvorrichtung 100 mit einem ersten und zweiten Kupplungselement 10 und 20 als Ausführungsbeispiel sowohl in getrennten Darstellungen der beiden Kupplungselemente 10 und 20 als auch im verbundenen Zustand.
Figur 1 zeigt das erste Kupplungselement 10 mit einem quaderförmigen Schließkeilhalter 13, an dessen Längsseiten jeweils ein Schließkeil 11 und 12 in z-Richtung verschiebbar gelagert ist. Die Schließkeile 11 und 12 sind jeweils an ihren freien Stirnseiten 11a und 12a unter Bildung von jeweils zwei Keilflächen 11 b und 12b mit einem symmetrischen keilförmigen Querschnitt ausgebildet.
Gemäß Figur 1 ist der Schließkeilhalter 13 des ersten Kupplungselementes 10 auf einer Verkleidung 17 angeordnet, die die Stirnseite einer Fahrzeugtüre 3 einer Fahrzeugkarosserie 1 bildet. Jenseits dieser Verkleidung 17, also innerhalb der Fahrzeugtüre 3 sind eine motorische Antriebsvorrichtung 30 und eine Wirkverbindung zwischen den Schließkeilen 11 und 12 und dieser Antriebsvorrichtung herstellende Wirkverbindungsmittel 40 angeordnet.
Das zweite Kupplungselement 20 nach Figur 2 umfasst zwei auf einer Grundplatte 25 zueinander beabstandet angeordnete Haltebacken 21 und 23, die zwischen sich den Schließkeilhalter 13 mit den beiden Schließkeilen 11 und 12 aufnehmen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Dieses zweite Kupplungselement 20 ist an einer in Figur 2 schematisch angedeutet B-Säule 2 der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, so dass durch das Schließen der Fahrzeugtüre 3 der Schließkeilhalter 13 mit den beiden Schließkeilen 11 und 12 zwischen die beiden Haltebacken 21 und 23 gemäß Figur 3 gelangt und dort mit dem zweiten Kupplungselement 20 verriegelt bzw. gekoppelt werden kann. Hierzu weisen die beiden Haltebacken 21 und 23 jeweils eine Keilnut 22 bzw. 24 mit Keilflächen 22a bzw. 24a auf, in die zum Koppeln und Verriegeln der beiden Kupplungselemente 10 und 20 die Schließkeile 11 und 12 mittels der Verriegelungsvorrichtung 30 gedrückt werden, wie dies bspw. die Figur 8a zeigt. Die Figuren 3 und 4 zeigen dagegen das erste und zweite Kupplungselement 10 und 20 in einem entkoppelten Zustand.
Um das Einführen des Schließkeilhalters 13 mit den beiden Schließkeile 11 und 12 zwischen die beiden Haltebacken 21 und 23 zu erleichtern, sind die beiden Haltebacken 21 und 23 in einem Punkt P um einen Winkel α (bspw. 3°) gegenüber einer waagerechten Mittellinie A verschwenkt, so dass die beiden Keilnuten 22 und 24 konisch zueinander verlaufen (vgl. Figur 2). An diesen konischen Verlauf der beiden Keilnuten 22 und 24 sind auch die Seitenkanten 11 a und 12a der beiden Schließkeile 11 und 12 angepasst.
Um die Schließkeile 11 und 12 zur Kopplung der beiden Kupplungselementes 10 und 20 aus ihrer mit den Haltebacken 21 und 23 entkoppelten Position gemäß den Figuren 3 und 4 in eine mit deren Keilnuten 22 und 23 verspannte Position zu verschieben, umfassen die Wirkverbindungsmittel 40 zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen den Schließkeile 11 und 12 und der Antriebsvorrichtung 30 eine in dem Schließkeilhalter 13 mittels einer Nockenwelle 42 gelagerte Nockenscheibe 41 mit zwei diametral gegenüberliegenden Nockennasen 41 a, wie dies insbesondere aus Figur 1 ersichtlich ist. In der in Figur 1 gezeigten Darstellung befindet sich diese Nockenscheibe 41 in einer Lage, in der eine von den beiden Nockennasen 41 a gebildeten Gerade parallel zur Längsrichtung der beiden Schließkeile 11 und 12, also in y-Richtung gerichtet ist, die im Folgenden als 0°-Lage bezeichnet wird.
Durch eine von der Antriebsvorrichtung 30 bewirkte Drehbewegung der Nockenscheibe 41 um 90°, als 90°-Lage bezeichnet, kommen die Nockennasen 41a in Kontakt mit den beiden Schließkeilen 11 und 12 und drücken diese gegen die Federkraft von zwei Rückstellfederelementen 14, welche die beiden Schließkeile 11 und 12 gemäß Figur 7b oder 8b miteinander verbindet, auseinander, so dass diese gleichzeitig in den Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 verspannt werden. Durch die beiden Rückstellfederelemente 14 werden die beiden Schließkeile 11 und 12 in Richtung aufeinander zu vorgespannt, so dass durch eine Drehbewegung der Nockenscheibe 41 zurück in ihre Ausgangslage nach Figur 1 oder Figur 7b die beiden Schließkeile 11 und 12 aus ihrer mit den Keilnuten 22 und 24 verspannten Position in ihre entkoppelte Lage gezogen werden. Detailliert wird der Verriegelungs- und Entriegelungsvorgang weiter unten erläutert.
Durch die Verspannung der Schließkeilen 11 und 12 mit den Keilnuten 22 und 24 ergibt sich ein Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen 10 und 20 in x- und z-Richtung und aufgrund des konischen Verlaufs der beiden Keilnuten 22 und 24 auch in y-Richtung, und zwar in Richtung des Fahrzeuginnenraums. In entgegengesetzter y-Richtung, also nach außen stellt sich ein hoher Kraftschluss ein.
Damit kann dieser Formschluss dazu benutzt werden, Kräfte aus der B-Säule 2 in die Fahrzeugtüre 3 einzuleiten, wenn ein entsprechender Türlastpfad aufgebaut wird. Hierzu können gemäß Figur 10 die Wirkverbindungsmittel 40 in einem Gehäuse 60 untergebracht werden, welches einen Lastanbindungsabschnitt 60a aufweist.
Gemäß Figur 11 wird das zweite Kupplungselement 20 an einer Montagefläche 2a der B-Säule 2 der Fahrzeugkarosserie 1 montiert, während das erste Kupplungselement 10 zusammen mit dem Gehäuse 60 sich an entsprechender Position in der Fahrzeugtür 3 befindet, wobei der Lastanbindungsabschnitt 60a des Gehäuses mit einem Versteifungselement 4 der Fahrzeugtüre 3 zur Bildung eines Türlastpfades verbunden wird. Unterhalb der gekoppelten Kupplungselemente 10 und 20 kann ein übliches Fahrzeugschloss angeordnet werden.
Figur 20 zeigt eine alternative Ausführungsform des zweiten Kupplungselementes 20, welches an einer B-Säule 2 einer Fahrzeugkarosserie angebaut ist. Um das Eindringen von Schmutz in dieses zweite Kupplungselement 20 zu verhindern, werden die beiden Haltebacken 21 und 23 von einer verfahrbaren bzw. verschiebbaren Abdeckung 26 überbrückt, so dass diese Abdeckung von einer offenen Position, wie in Figur 20 dargestellt, in eine geschlossene Position verschoben werden kann.
Im Folgenden wird der detaillierte Aufbau der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 100 anhand der Figuren 5 und 6 beschrieben.
Nach Figur 5 ist der Schließkeilhalter 13 quaderförmig mit einem H-förmigen Querschnitt ausgebildet, so dass jeweils zwischen den H-Schenkeln ein Schließkeil 11 bzw. 12 aufgenommen werden kann. Die Schließkeile 11 und 12 sind plattenartig ausgebildet und weisen - wie bereits oben beschrieben - an ihren Längskanten 11 a und 12a jeweils zwei Keilflächen 11b und 12b auf. Zur Führung der Schließkeile 11 und 12 in dem Schließkeilhalter 13 sind jeweils miteinander korrespondierende Halbkreisnuten 13a an dem Schließkeilhalter 13 und Halbkreisnuten 11 c bzw. 12c an dem Schließkeil 11 bzw. 12 vorgesehen, so dass die dadurch gebildeten Hohlzylinder jeweils ein Schließkeilführungselement 15 aufnehmen können (vgl. Figur 7b oder 8b).
Gemäß Figur 21 kann die Halbkreisnut 11c des Schließkeils 11 und die Länge des Schließkeilführungselementes 15 so aufeinander angepasst werden, dass im in den Schließkeilhalter 13 eingefahrenen Zustand die obere Stirnseite des Schließkeilführungselementes 15 mit dem Schließkeilhalter 13 stirnseitig fluchtet. Mit dem Ausfahren des Schließkeils 11 bzw. dem Einfahren des Schießkeils 11 in die Keilnut 22 des Haltebackens 21 fährt auch das Schließkeilführungselement 15 entsprechend der Darstellung in Figur 22 aus und in eine an dieses Schließkeilführungselement 15 angepasste halbkreisförmige Nut 21a der Haltebacke 21 des zweiten Kupplungselementes 20 ein (vgl. Figur 23).
Dadurch wird ein Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen 10 und 20 auch in y-Richtung bezogen auf das Fahrzeugkoordinatensystem erreicht. Eine solche in den Figuren 21 bis 23 gezeigte Ausgestaltung kann auch für den gegenüberliegenden Schließkeil 12 und die zugehörige Haltebacke 23 vorgesehen werden.
In dem Querschenkel der H-Form des Schließkeilhalters 13 sind Öffnungen 13b vorgesehen, durch welche die beiden die Schließkeile 11 und 12 verbindenden Rückstellfederelemente 14 hindurchgeführt werden. Über die Rückstellfederelemente 14 werden jeweils elastische und hülsenförmige Schließkeildämpfer14a gestülpt, um ein sanftes Einfahren der Schließkeile 11 und 12 in die Keilnuten 22 und 24 sicherzustellen.
Zur Aufnahme der auf der Nockenwelle 42 endseitig angeordneten Nockenscheibe 41 weist der Schließkeilhalter 13 eine zentrale Bohrung 13c auf. Die Nockenscheibe 41 wird auf ein profiliertes Ende der Nockenwelle 42 aufgesetzt und mittels einer Befestigungsschraube 42a gesichert.
Schließlich werden die Stirnseiten des Schließkeilhalters 13 mit jeweils einer Stirnkappe 13d abgedeckt.
Zusätzlich kann einer der beiden Schließkeile 11 oder 12 mit einer Schließnase 11 d bzw. 12d ausgebildet werden, wie dies in Figur 19 dargestellt ist. Hiernach steht diese Schließnase senkrecht mittig auf der Seitenkante 11a bzw. 12a und erstreckt sich daher bezogen auf das fahrzeugseitige Bezugsystem in z-Richtung. Dies hat zur Folge dass in y-Richtung sowohl in Richtung des Fahrzeuginneren als auch in Richtung nach außen ein Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen 10 und 20 bewirkt wird. Es können auch beide Schließkeile 11 und 12 mit einer solchen Schließnase 11d und 12d ausgebildet werden.
Die axiale Anordnung entlang der Nockenwelle 42, bestehend aus dem Schließkeilhalter 13, der Verkleidung 17 und einer Grundplatte 16 wird von zwei Montageschrauben 18 zusammengehalten.
Ausgehend von der Grundplatte 16 bis zur Antriebsvorrichtung 30 zeigt Figur 6 in einer explosionsartigen Darstellung die Wirkverbindungsmittel 40 zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen der Antriebsvorrichtung 30 und den Schließkeilen 11 und 12.
Die endseitig auf den Nockenwelle 42 sitzende Nockenscheibe 41 wurde bereits beschrieben. Das andere Ende dieser Nockenwelle 42 ragt durch die Grundplatte 16 und trägt eine mit der Nockenwelle 42 drehfest verbundene Steuerscheibe 43, auf deren Flansch 43a eine Antriebsscheibe 48 drehbar gelagert ist. Die Steuerscheibe 43 und die Antriebsscheibe 48 sind über einen schwenkbar auf der Steuerscheibe 43 angeordneten Mitnehmer 46 lösbar verbunden, der als Winkelhebel ausgebildet ist. Dieser Mitnehmer 46 ist mittels einer Drehachse 46a derart auf der Steuerscheibe 43 gelagert, dass ein am Ende eines Schenkels angeordneter stiftförmiger Riegel 46b sowohl in eine Raste 48a der Antriebsscheibe 48 und in eine Raste 43b der Steuerscheibe 43 unter der Federkraft einer als Schenkelfeder ausgebildeten Federelementes 47 gedrückt wird.
Durch eine von der Antriebsvorrichtung 30 initiierte Drehbewegung der Antriebsscheibe 48 bewirkt eine entsprechende Drehbewegung der Steuerscheibe 43, wobei deren Drehbewegung durch ein als Anschlagzapfen ausgebildetes Anschlagmittel 44, welches mit einem kreisbogenförmigen Steuerschlitz 43c der Steuerscheibe 43 zusammenwirkt, im Wesentlichen auf einen 90°-Winkelbereich beschränkt ist.
Ferner ist ein als Zugfeder ausgebildetes Federelement 45 vorgesehen, welches einenends mittels eines Einhängezapfens 45a mit der Grundplatte 16 und andernends über ein Rückzugsseil 45c mittels eines Verbindungszapfens 45b an der Steuerscheibe 43 angelenkt ist. Eine Drehbewegung in die Drehrichtung D1 bewirkt eine Vorspannung der Steuerscheibe 43 in die entgegensetzte Drehrichtung.
Eine drehfeste Kopplung zwischen der Antriebsscheibe 48 und der Antriebsvorrichtung 30 wird von einer Kupplungsscheibe 49 bewerkstelligt, die einerseits auf einem Flansch 48b der Antriebsscheibe 48 sitzt und über in Mitnahmebohrungen 48c der Antriebsscheibe 48 eingreifende Mitnehmerzapfen 49a drehfest mit derselben verbunden ist und andererseits über eine als Vierkantachse ausgebildeten Anschlusselement 49b eine drehfeste Kopplung mit der Antriebsvorrichtung 30 herstellt. Diese Kupplungsscheibe 49 ist in einem Halteelement 16a gelagert, welches an die Grundplatte 16 montiert ist.
Ein für eine Notentriegelungsfunktion der Kupplungsvorrichtung 100 vorgesehener Notentriegelungshebel 50 liegt flächig an der Grundplatte 16 an und ist längsverschiebbar mittels der in einem Führungsschlitz 50a geführten Drehachse 47a der Schenkelfeder 47 gelagert, wobei zur Längsführung zusätzlich ein Begrenzungszapfen 50d auf der Grundplatte 16 angeordnet ist.
Ferner weist ein Ende des Notentriegelungshebels 50 einen um ca. 90° abgewinkelten Flansch 50c auf, der bei einer manuell bewirkten Längsverschiebung aus einer Ruhelage in Wirkkontakt mit dem Mitnehmer 46 kommt, wobei mittels einer als Rückstellfeder ausgebildeten Federelementes 51 der Notentriegelungshebel 50 in Richtung seiner Ruhelage vorgespannt wird. Diese Rückstellfeder 51 ist einenends mit einer Lasche 50b am anderen Ende des Notentriegelungshebels 50 und andernends mittels eines Einhängezapfens 51 a mit der Grundplatte 16 verbunden.
Im Folgenden soll die betriebsübliche Funktionsweise der bisher beschriebenen Kupplungsvorrichtung 100 erläutert werden, die darin besteht, dass bei geschlossener Fahrzeugtüre 3, wenn also der Schließkeilhalter 13 mit den Schließkeile 11 und 12 zwischen den beiden Haltekeilen 21 und 24 liegt, in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch eine Verriegelung der Kupplungsvorrichtung 100 mittels der motorische Antriebsvorrichtung 30, bspw. eines Elektromotors erfolgt, d. h. dass die beiden Schließkeilen 11 und 12 in die beiden Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 gedrückt werden und damit die beiden Kupplungselemente 10 und 20 in den gekoppelten Zustand überführt werden. Eine ebenso motorische Entriegelung, also eine Entkopplung der beiden Kupplungselemente 10 und 20 erfolgt dann, wenn ein Innenbetätigungshebel der Kupplungsvorrichtung 100 betätigt wird und dadurch die beiden Schließkeile 11 und 12 von den Rückstellfederelementen 14 aus den Keilnuten 22 und 24 gezogen werden.
Gemäß den Figuren 7a und 7b befinden sich die beiden Schließkeilen 11 und 12 in ihrem entkoppelten Zustand, sind also gemäß Figur 7a nicht über ihre Keilflächen 11b und 12b mit den Keilflächen 22a und 24a der Keilnuten 22 und 24 verspannt. Dabei befindet sich die Nockenscheibe 41 in der in Figur 7b dargestellter und als 0°-Lage bezeichneter Position, die einer ersten Position der Steuerscheibe 43 entspricht.
Die dem entkoppelten Zustand der beiden Kupplungselemente 10 und 20 entsprechenden ersten Position der Steuerscheibe 43 ist dadurch definiert, dass der Anschlagzapfen 44 an einem Ende des bogenförmigen Steuerschlitzes 43c anliegt. Ferner ist in dieser ersten Position der Steuerscheibe 43 dieselbe mittels des Mitnehmers 46 mit der Antriebsscheibe 48 drehfest gekoppelt, wobei dieser Mitnehmer 46 von der Schenkelfeder 47 derart vorgespannt ist, dass der Riegel 46b sowohl in die Raste 48a der Antriebsscheibe 48 als auch in die Raste 43b der Steuerscheibe 43 gedrückt wird. Die Steuerscheibe 43 ist mittels der Zugfeder 45 entgegen der Drehrichtung D1 vorgespannt.
Zur Verriegelung der Kupplungsvorrichtung 100 wird der Elektromotor 30 so angesteuert, dass sich die Antriebsscheibe 48 in Drehrichtung D1 bewegt, wodurch die Steuerscheibe 43 und dadurch auch die Nockenscheibe 41 in die gleiche Drehrichtung D1, also in Richtung der 90°-Lage mitbewegt wird. Nach einer Drehbewegung von ca. 90° schlägt der Anschlagzapfen 44 am anderen Ende des Steuerschlitzes 43c an, womit die Steuerscheibe 43 eine zweite Position erreicht hat, in der die Schließkeile 11 und 12 durch die Nockennasen 41 a der Nockenscheibe 41 in die Keilnuten 22 und 24 der beiden Schließbacken 21 und 23 gedrückt werden. Durch die drehfeste Kopplung der Steuerscheibe 43 mit der Antriebsscheibe 48 kann sich auch die Antriebsscheibe 48 nicht mehr weiterdrehen, so dass aufgrund des ansteigenden Motorstromes des als Antriebsvorrichtung ausgebildeten Elektromotors 30 dieser abgeschaltet wird. Aufgrund der Selbsthemmung des Elektromotors 30 kann die gespannte Zugfeder 45 die Steuerscheibe 43 nicht in ihre erste Position zurückdrehen. Diese Situation ist in den Figuren 8a und 8b dargestellt. Im verriegelten Zustand der Kupplungsvorrichtung 100 bleibt der Elektromotor 30 abgeschaltet; im verriegelten Zustand wird somit von der Kupplungsvorrichtung.100 keine elektrische Energie verbraucht.
Erhält der Elektromotor 30 ein Signal zur Entriegelung der Kupplungsvorrichtung 100 wird dieser derart angesteuert, dass sich die Antriebsscheibe 48 entgegen der Drehrichtung D1 bewegt, so dass aufgrund der Kopplung mit der Steuerscheibe 43 diese aus ihrer zweiten Position in ihre ersten Position gemäß Figur 7a bewegt wird, bis aufgrund der von dem Anschlagzapfen 44 beschränkten Bewegung der Steuerscheibe 43 der ansteigende Motorstrom des Elektromotors 30 zu dessen Abschaltung führt. Mit Erreichen der ersten Position der Steuerscheibe 43 hat sich auch die Nockenscheibe 41 in die 0°-Lage gemäß Figur 7a zurückgedreht, so dass dadurch ein Zurückziehen der Schließkeile 11 und 12 aus den Keilnuten 22 und 24 aufgrund der Rückstellfederelemente 14 bewirkt wird. Die beiden Kupplungselemente 10 und 20 sind damit wieder entkoppelt.
Falls die motorische Antriebsvorrichtung 30 im verriegelten Zustand der Kupplungsvorrichtung 100 ausfällt, dient der Notentriegelungshebel 50, der mit einem Innenbetätigungshebel bzw. einem Türgriff eines üblichen Fahrzeugtürschlosses verbunden ist, zur Notentriegelung, wie anhand der Figuren 9 im Folgenden erläutert wird.
Ausgehend von dem gekoppelten Zustand der beiden Kupplungselemente 10 und 20 gemäß Figur 8a und 8b, bei dem die Steuerscheibe 43 sich in ihrer zweiten Position befindet, wird durch eine Betätigung eines Türgriffs der Fahrzeugtüre 3 der Notentriegelungshebels 50 in Richtung R1 verschoben, so dass dadurch der abgewinkelte Flansch 50c gegen den Mitnehmer 46 gedrückt wird, der dadurch gegen die Federkraft der Schenkelfeder 47 aus seiner Raststellung mit der Antriebsscheibe 48 verschwenkt und dabei die Steuerscheibe 43 von der Antriebsscheibe 48 entsprechend der Darstellung nach Figur 9a entkoppelt wird. Die Steuerscheibe 43 wird von diesem Flansch 50c noch weiter gedreht, bis der Riegel 46b des Mitnehmers 46 sicher sowohl aus der Raste 48a der Antriebsscheibe 48 und als auch aus der Raste 43a der Steuerscheibe 43 entsprechend der Darstellung nach Figur 9a ausgerastet ist.
Der Notentriegelungshebel 50 wird von der Rückstellfeder 51 wieder in seine Ruheposition zurück verschoben und die Federkraft der vorgespannten Zugfeder 45 übernimmt das weitere Verdrehen der Steuerscheibe 43 deren erste Position, in der der Anschlagzapfen 44 die Drehbewegung am Ende des Steuerschlitzes 43c beendet (vgl. Figur 9b). Während dieser Drehbewegung in die erste Position gleitet der Riegel 46b auf dem Umfang der Antriebsscheibe 48 entlang und gleichzeitig wird die Nockenscheibe 41 aus der 90°-Lage in ihre 0°-Lage zurückgedreht, um das Rückziehen der Schließkeile 11 und 12 aus den Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 zu ermöglichen. Die Antriebsscheibe 48 bleibt dagegen aufgrund der Selbsthemmung des Elektromotors 30 über den gesamten Vorgang der Notentriegelung in ihrer Position stehen.
Nach Beseitigung der Störung des Elektromotors 30 erfolgt ein motorisches Verriegeln der Kupplungsvorrichtung 100 dadurch, dass die Antriebsscheibe 48 von dem Elektromotor 30 in die Drehrichtung D1 angetrieben wird, bis die Raste 48a den Riegel 46b unterfährt, so dass dieser sowohl in die Rast 48a der Antriebsscheibe 48 als auch in die Raste 43b der Steuerscheibe 43 einrasten kann. Damit ist die Steuerscheibe 43 wieder mit der Antriebsscheibe 48 gekoppelt und kann von dieser wieder zum Verriegeln in die zweite Position mitgeschleppt werden.
Um ein sicheres Einrasten des Riegels 46b in die Raste 48a der Antriebsscheibe 48 sicherzustellen, geht die Raste 46b in Drehrichtung D1 zunächst in eine auf der Umfangfläche der Antriebsscheibe 48 überstehende Anhebenase 48d über, so dass dadurch der Riegel 46b vor dem Einrasten in die Raste 48a gegen die Federkraft der Schenkelfeder 47 verschwenkt wird.
Alle Komponenten des ersten Kupplungselementes 10, die eine Stellfunktion ausüben, also wie die Schließkeile 11 und 12, die Steuerscheibe 43, der Mitnehmer 46 und der Notentriegelungshebel 50, sind mittels Federelementen in Richtung ihrer Ruhelage vorgespannt, die dem entkoppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung 100 entspricht und somit deren Funktionssicherheit verbessert.
Die Figuren 12 bis 18 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 100, die nach Figur 12 in einer Seitenansicht dargestellt ist. Hiernach umfasst diese Kupplungsvorrichtung 100 ein erstes Kupplungselement 10 mit einem Schließkeilhalter 13 zur Aufnahme von Schließkeilen 11 und 12 sowie ein Gehäuse 60 zur Aufnahme von Wirkverbindungsmittel 40 zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen diesen Schließkeilen 11 und 12 und einer motorischen Antriebsvorrichtung 30. Der Schließkeilhalter 13 und die Haltebacken 21 und 23 des zweiten Kupplungselementes 20 entsprechen in ihrem Aufbau denjenigen der oben beschriebenen Kupplungsvorrichtung 100 gemäß den Figuren 1 bis 11 oder den alternativen Ausführungen nach den Figuren 19 bis 23.
Die Figur 12 zeigt die Kupplungsvorrichtung 100 im gekoppelten Zustand der beiden Kupplungselemente 10 und 20, bei dem die beiden Schließkeile 11 und 12 über ihre Keilflächen 11b und 12b mit den Keilflächen 22a und 24a der Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 verspannt sind, wobei dies von der motorischen Antriebsvorrichtung 30 über eine mit dem Gehäuse 60 verbundenen flexiblen Welle 87 bewirkt wird.
Das Gehäuse 60 besteht nach Figur 12 und Figur 13 aus einem Gehäusetopf 61 a mit einem zugehörigen Deckel 61 b, an dem gemäß Figur 12 ein Lastanbindungselement 62 über eine Grundplatte 62a an Bodenteil des Gehäusetopfes 61 rückseitig angeschraubt wird. Somit kann auch diese Kupplungsvorrichtung 100 entsprechend der Figur 11 zum Koppeln einer Fahrzeugtüre mit einer B-Säule verwendet werden, so dass über diese Kopplung eine Krafteinleitung aus der Fahrzeugkarosserie in die Fahrzeugtüre erreicht wird, wenn das Lastanbindungselement 62 des ersten Kupplungselementes 10 an ein Versteifungselement der Fahrzeugtüre angebunden wird.
Die von dem Gehäuse 60 des ersten Kupplungselementes 10 nach Figur 12 aufgenommenen Wirkverbindungsmittel 40 zeigt Figur 13 in einer Explosionsdarstellung, die zusammen mit den Figuren 14 und den ein funktionsfähiges erstes Kupplungselement 10 darstellenden Figuren 15 bis 17 nachfolgend beschrieben wird.
Diese Wirkverbindungsmittel 40 umfassen Bauteile, die mit denjenigen der Wirkverbindungsmittel 40 der oben beschriebenen Kupplungsvorrichtung 100 (vgl. Figuren 1 bis 10) identisch oder weitestgehend identisch sind, daher im Folgenden nur noch hierauf verwiesen wird.
So wird gemäß Figur 13 auch mit einer an einer Nockenwelle 42 endseitig angeordneten Nockenscheibe 41 durch eine von der Antriebsvorrichtung 30 initiierten Drehbewegung aus einer 0°-Lage entsprechend Figur 15a in eine hierzu im Wesentlichen 90°-Lage gemäß Figur 15b oder Figur 15c eine Bewegung bzw. ein Einfahren der Schließkeile 11 und 12 in die Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 bewirkt.
Die Nockenscheibe 41 gemäß den Figuren 13 und 15 ist als symmetrischer zweiseitiger Hebel mit halbkreisförmigen Enden als Nockennasen 41 a ausgebildet.
Die Drehbewegung der drehfest mit der Nockenwelle 42 verbundenen Nockenscheibe 41 wird über eine ebenso drehfest mit der Nockenwelle 42 verbundene Steuerscheibe 43 bewirkt, welche im Wesentlichen die gleiche Geometrie wie diejenige aus dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel aufweist und auch die gleiche Funktion erfüllt. Ebenso wie oben bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird die Steuerscheibe 43 mittels eines Mitnehmers 46 lösbar mit einer Antriebsscheibe 48 verbunden, die ihrerseits eine Drehverbindung mit einem von der Antriebsvorrichtung 30 angetriebenen Schneckengetriebe, bestehend aus einer ein Schneckenrad 81 umfassenden Mitnehmerscheibe 80 und einer Schnecke 84, herstellt.
Die Kopplung der Steuerscheibe 43 mit der Antriebsscheibe 48 erfolgt mittels des als einseitiger Hebel ausgebildeten Mitnehmers 46, der einenends über eine Drehachse 46a auf der Steuerscheibe 43 schwenkbar gelagert ist und von einer Schenkelfeder 47 in eine Position gedrückt wird, in der ein am anderen Ende angeordneter Riegel 46b gleichzeitig in einer Raste 43b der Steuerscheibe 43 und eine Raste 48a der Antriebsscheibe 48 eingreift. Figur 15a zeigt den entkoppelten Zustand des ersten Kupplungselementes 10, bei dem die Steuerscheibe 43 sich in ihrer ersten Position befindet und die beiden Schließkeilen 11 und 12 aus den Keilnuten 22 und 24 des zweiten Kupplungselementes 20 ausgefahren sind, die der 0°-Lage der Nockenscheibe 41 entspricht.
Die Steuerscheibe 43 ist über ein Rückzugsseil 45c mit einer Zugfeder 45 verbunden, wobei dieses Rückzugsseil 45c einenends mittels eines Verbindungszapfens 45b an der Steuerscheibe 43 angebunden und andernends mit der in einem Federdom 90 angeordneten Zugfeder 45 verbunden ist. Wie aus Figur 15a ersichtlich, wird das Rückzugsseil 45c aus der Richtung des Federdomes 90, der senkrecht zur Drehebene der Steuerscheibe 43 ausgerichtet ist, mittels einer in einem Lagerbock 76 gelagerten Umlenkrolle 75 in diese Drehebene umgelenkt. Durch eine Drehbewegung der Steuerscheibe 43 in Drehrichtung D1 wird die Zugfeder 45 gespannt, so dass dadurch eine Rückzugskraft entgegen der Drehrichtung D1 an der Steuerscheibe 43 angreift und in ihre erste Position zurückgedreht wird, wenn die Kopplung mit der Antriebsscheibe 48 gelöst wird.
Durch die von dem Mitnehmer 46 realisierte lösbare Kopplung der Steuerscheibe 43 mit der Antriebsscheibe 48 wird bei einer initiierten Drehung derselben in Drehrichtung D1 die Steuerscheibe 43 aus ihrer ersten Position, in der die Nockenscheibe 41 in der 0°-Lage sich befindet, in Richtung ihrer zweiten Position mitgeschleppt, während sich die Nockenscheibe 41 in Richtung ihrer 90°-Lage verdreht und dabei die beiden Schließkeile 11 und 12 in die Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 auseinanderdrückt.
Die Antriebscheibe 48 wird über das bereits erwähnte Schneckengetriebe, bestehend aus der Mitnehmerscheibe 80 mit Schneckenrad 81 und der Schnecke 84, angetrieben. Diese Schnecke 84 ist auf einer Schneckenachse 84a drehfest angeordnet und über eine Kupplung 85 mit der zur Antriebsvorrichtung 30 geführten biegsamen Welle 87 verbunden. Eine Halterung 86 dient zur Fixierung dieser Anordnung.
Die Mitnehmerscheibe 80 besteht aus einem Schneckenrad 81, welches in Eingriff mit der Schnecke 84 steht, und einem Federanbindungsrad 82, welches eine Federkopplung zwischen dem Antriebsrad 48 und dem Schneckenrad 81 herstellt. Ein Flanschring 81 a fasst mittels Befestigungsschrauben 81 b die genannten Teile als Mitnehmerscheibe 80 zusammen. Diese Mitnehmerscheibe 80 ist auf einem Flansch 48b der Antriebsscheibe 48 drehbar gelagert und wird von einem Sicherungsring gesichert.
Die Federkopplung der Antriebsscheibe 48 mit dem Federanbindungsrad 82 wird anhand der Figuren 14 erläutert. Das Schneckenrad 81 gemäß Figur 14b weist einen umlaufenden Zahnkranz auf, der in Richtung zur in Figur 14a dargestellten Antriebsscheibe 48 einen Flansch ausbildet, der das Federanbindungsrad 82 aufnimmt. Die gegenüberstehenden Radialflächen der Antriebsscheibe 48 und des Federanbindungsrades 82 weisen jeweils zwei radial gegenüberliegende kreisbogenförmige Nuten 48e und 48f bzw. 82b und 82c auf, so dass diese paarweise jeweils eine Spielausgleichsfeder 83a und 83b zwischen sich aufnehmen können. Endseitig weisen die kreisbogenförmige Nuten 48e und 48f bzw. 82b und 82c jeweils Haltenasen 48g bzw. 82d auf, an denen die Spielausgleichsfedern 83a und 83b eingehängt werden. So ist die Spielausgleichfeder 83a bzw. 83b einenends mit der Haltenase 48g der Antriebsscheibe 48 und andernends mit der Haltenase 82d des Federanbindungsrades 82 verbunden.
Eine relative Drehbewegung des Federanbindungsrades 82 gegenüber der Antriebsscheibe 48 bis zu einem maximalen Verdrehwinkel wird mittels eines Verbindungszapfens 88 ermöglicht, der einerseits über eine Aufnahmebohrung 48h fest mit der Antriebsscheibe 48 verbunden ist und andererseits in eine Längsnut 82a auf der Radialfläche des Federanbindungsrades 82 eingreift. Diese Längsnut 82a wird jeweils von einer an den Verbindungszapfen 88 angepassten halbkreisförmigen Stirnfläche begrenzt, die die relative Drehbewegung der Antriebsscheibe 48 und des Federanbindungsrades 82 begrenzen und damit als Anschlag für den Verbindungsbolzen 88 dienen.
Diese Längsnut 82a weist eine Länge auf, die bspw. eine relative Drehbewegung zwischen der Antriebsscheibe 48 und des Federanbindungsrades 82 von bspw. 5° erlaubt.
Ein Antrieb der Mitnehmerscheibe 80 in Drehrichtung D0 bewirkt ein Mitschleppen der Antriebsscheibe 48 in die gleiche Drehrichtung D1, wenn die dadurch bewirkte Federkraft der beiden Spielausgleichfedern 83a und 83b die Reibungskräfte übersteigt. Wenn die Drehbewegung der Antriebsscheibe 48 gestoppt wird, dreht sich die Mitnehmerscheibe 80 gegen die Federkraft der Spielausgleichfedern 83a und 83b so lange weiter, bis der Verbindungszapfen 88 an einer der stirnseitigen Anschlagflächen der Längsnut 82a des Federverbindungsrades 82 anschlägt.
Diese Federkopplung wird für einen während des gekoppelten Zustandes der beiden Kupplungselemente 10 und 20 auftretenden Spielausgleich zwischen den Schließkeile 11 und 12 und den diese aufnehmenden Keilnuten 22 und 24 der Haltebacken 21 und 23 verwendet, wie anhand der Figuren 15 im Folgenden erläutert wird.
Wie bereits beschrieben, zeigt Figur 15a den entkoppelten Zustand des ersten Kupplungselementes 10, bei dem die Steuerscheibe 43 sich in ihrer ersten, durch den Anschlagzapfen 44 definierten Position befindet. Die relative Lage der Antriebsscheibe 48 und der Mitnehmerscheibe 80 ist jeweils durch Markierungen M1 bzw. M2 gekennzeichnet. Die beiden Markierungen M1 und M2 zeigen keinen Versatz.
Durch entsprechende Ansteuerung der motorischen Antriebsvorrichtung 30 wird über die flexible Welle 87 und der Schnecke 84 eine Drehbewegung der Mitnehmerscheibe 80 in Drehrichtung D0 bewirkt, so dass die Antriebsscheibe 48 mitgeschleppt und die mit derselben gekoppelte Steuerscheibe 43 aus ihrer ersten Position in Drehrichtung D1 verdreht wird, wie dies aus Figur 15b ersichtlich ist. Dieser Drehvorgang wird gemäß Figur 15b dann beendet, wenn die Nockenscheibe 41 aus ihrer 0°-Lage in eine ca. 85°-Lage verdreht wurde, bei der die beiden Schließkeile 11 und 12 bereits vollständig in die Keilnuten 22 und 24 des zweiten Kupplungselementes 20 eingefahren sind. Die Steuerscheibe 43 befindet sich in einer Zwischenposition kurz vor ihrer zweiten Position, in der der Anschlagzapfen 44 noch nicht am Ende des Steuerschlitzes 43c der Steuerscheibe 43 anschlägt. Die Markierung M1 und M2 fluchten in diesem Bewegungszustand des ersten Kupplungselementes 10 immer noch. Die Mitnehmerscheibe 80 wird von der Antriebsvorrichtung 30 über diesen Zustand hinaus weitergedreht, angezeigt durch die versetzten Markierungen M1 und M2, bis der maximal mögliche Verdrehwinkel zwischen der Antriebsscheibe 48 und der Mitnehmerscheibe 80 erreicht ist und dabei auch die Federkraft der beiden Spielausgleichsfedern 83a und 83b auf einen maximalen Wert angestiegen ist. Gleichzeitig wird eine weitere Drehbewegung blockiert, infolgedessen der Motorstrom bspw. der als selbsthemmender Elektromotor ausgebildeten Antriebsvorrichtung 30 ansteigt und zum Abschalten des Elektromotors 30 führt. Im gekoppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung 100 bleibt der Elektromotor 30 abgeschaltet, aufgrund der Selbsthemmung wird auch eine Drehbewegung des Schneckenrades 81 der Mitnehmerscheibe 80 in entgegengesetzter Richtung von D0 verhindert.
Durch die relative Verdrehung der Mitnehmerscheibe 80 gegenüber der Antriebsscheibe 48 wird ein Versatz zwischen den beiden Markierung M1 und M2 erzeugt, wie dies aus Figur 15c ersichtlich ist. Damit ist die Antriebsscheibe 48 in Drehrichtung D1 vorgespannt. Tritt nun im gekoppelten Zustand der beiden Kupplungselemente 10 und 20 zwischen den Schließkeilen 11 und 12 und den Keilnuten 22 und 24 ein Spiel auf, drücken die Spielausgleichsfedern 83a und 83b die Antriebsscheibe 48 weiter in die Drehrichtung D1, wodurch auch die Steuerscheibe 43 in die gleiche Drehrichtung D1 mitgenommen und gleichzeitig die Nockenscheibe 41 weiter in Richtung der 90°-Lage verdreht wird und dabei die Schließkeile 11 und 12 dieses Spiel ausgleichen.
Zum motorischen Entriegeln der beiden Kupplungselemente 10 und 20 läuft dieser Vorgang in umgekehrter Richtung ab, d. h. die Antriebsvorrichtung 30 wird derart angesteuert, dass die Mitnehmerscheibe aus der Position gemäß Figur 15c in entgegensetzt zur Drehrichtung D0 bewegt wird, bis der Zustand gemäß Figur 15a wieder erreicht ist.
Um eine Entriegelung der beiden gekoppelten Kupplungselemente 10 und 20 trotz ausgefallener oder defekter Antriebsvorrichtung zu ermöglichen, dient eine im Folgenden anhand der Figuren 13, 16 und 17 erläuterte Notentriegelungsfunktion. Mit dieser Notentriegelungsfunktion lässt sich die Kupplungsvorrichtung 100 nicht nur im bereits schon verriegelten Zustand mechanisch bzw. manuell entriegeln, sondern auch dann, wenn während des Verrieglungsvorganges oder Entriegelungsvorganges die Antriebsvorrichtung 30 ausfällt oder hinsichtlich derselben ein Problem auftritt und die Nockenscheibe 41 sich in einem solchen Fall im Bereich von der 0°-Lage bis in die 90°-Lage befinden kann.
Diese Notentriegelungsfunktion wird mittels eines auf einem Flansch 46a der Steuerscheibe 46 drehbar gelagerten und mit dem Mitnehmer 46 in eine Wirkverbindung bringbaren Entriegelungsrings 70 und einem in einem Lagerbock 74 mittels einer Drehachse 74a gelagerten Zahnsegmentrad 71 realisiert, welches gemäß Figur 16a über ein Zahnsegment 71a mit einem Zahnsegment 70b des Entriegelungsrings 70 eine Drehverbindung herstellt.
Der Entriegelungsring 70 weist einen Steuernocken 70a auf, der bei einem Verschwenken des Entriegelungsrings aus einer Ruhelage entgegen der Drehrichtung D1 in Kontakt mit dem Mitnehmer 46 gelangt, dessen Riegel 46b mit der Raste 43b der Steuerscheibe 43 als auch mit der Raste 48a der Antriebscheibe 48 verrastet ist (vgl. Figuren 16a und 17a).
Ein Verschwenken des Entriegelungsrings 70 aus seiner Ruhelage wird mittels des Zahnsegmentrades 71 bewirkt, welches mittels einer auf einem Flansch 71 b des Zahnsegmentrades 71 gelagerte Schenkelfeder 72 in einer der Ruhelage des Entriegelungsrings 70 entsprechenden ersten Schwenkstellung gehalten wird. Zur Entkopplung der Steuerscheibe 43 von der Antriebsscheibe 48 wird das Zahnsegmentrad 71 mittels eines Verbindungszapfens 73a mit einem Zugseil 73 verbunden, welches mit seinem anderen Ende einen Türgriff der Fahrzeugtüre geführt ist, so dass durch eine Betätigung dieses Türgriffes das Zahnsegmentrad 71 gegen die Federkraft der Winkelfeder 72 aus seiner ersten Schwenkstellung in Drehrichtung D2 in eine zweite Schwenkposition verschwenkt wird, wodurch aufgrund der Zahnsegmentübersetzung der Entriegelungsring 70 entgegen der Drehrichtung D1 in eine Betriebsposition verschwenkt wird und dabei den Riegel 46b aus den Rasten 43b und 48b hebt, wie dies die Figur 16b zeigt, und anschließend in Anlage mit dem Mitnehmer 46 die Steuerscheibe 43 weiter entgegen der Drehrichtung D1 unter Mitnahme der Nockenscheibe 41 in Richtung ihrer 0°-Lage verschwenkt wird. Aus Figur 17b ist ersichtlich, dass die Antriebscheibe 48 in der Position stehen bleibt, die der Verriegelung bei beiden Kupplungselemente 10 und 20 entspricht. Ferner wird auch das Zahnsegmentrad 71 von der Schenkelfeder 72 in die dem Entriegelungsring 71 entsprechenden Ruhelage zurückgedreht.
Aus dieser in Figur 17b dargestellten von der Antriebsscheibe 48 entkoppelten Position der Steuerscheibe 43 wird diese von der in dem Federdom 90 angeordneten Zugfeder 45 in ihre erste Position zurückgezogen, so dass entsprechend Figur 17c die Nockenscheibe 41 ihre 0°-Lage erreicht hat.
Die Geometrie des Steuernockens 70a ist derart auf die Geometrie des Mitnehmers 74 als einseitiger Hebel abgestimmt, dass jede Position der Steuerscheibe 43 jeweils eine Betriebsposition des Entriegelungsrings 70 darstellt, in denen jeweils mittels des Zahnsegmentrades 71 eine Entkopplung des Steuerrades 43 von dem Antriebsrad 48 bewirkt wird. Damit wird zwischen der ersten Position der Steuerscheibe 43, die dem entkoppelten Zustand der beiden Kupplungselemente 10 und 20 entspricht und deren zweiten Position, die dem gekoppelten Zustand der beiden Kupplungselement 10 und 20 entspricht, mittels des Steuernockens 70a ein Entkoppeln der Steuerscheibe 43 von der Antriebsscheibe 48 bewirkt, selbst in der ersten Position der Steuerscheibe 43, die der 0°-Lage der Steuerscheibe 41 entspricht.
Anstelle des Zahnsegmentrades 71 kann auch eine verschiebbare Zahnstange verwendet werden, die mechanisch mit dem Türgriff der Fahrzeugtüre verbunden ist. Bei einer Betätigung des Türgriffs wird die Zahnstange so verlagert, dass sich aufgrund des Zahneingriffs mit dem Entriegelungsrings 70 dieser entgegen der Drehrichtung D1 bewegt und dadurch der Mitnehmer 46 aus der Rasten 43b der Steuerscheibe 43 und aus der Raste 48a der Antriebsscheibe 48 verschwenkt wird.
Nach der Behebung eines Defektes hinsichtlich der Antriebsvorrichtung 30 muss nach einer manuell durchgeführten Entriegelung, also nach einer Entkopplung der beiden Kupplungselemente 10 und 20 wieder eine motorische Verriegelung durchgerührt werden. Dieser Vorgang ist anhand der Figuren 18 erläutert.
Ausgehend von dem in Figur 17c dargestellten Zustand wird die Antriebsvorrichtung 30 derart angesteuert, dass sich die nicht mit der Steuerscheibe 43 gekoppelte Antriebsscheibe 48 in die Drehrichtung D1 weiterdreht, bis deren Raste 48a den Riegel 46b unterfährt und dadurch dessen Einrasten in die Rasten 48a und 43b erlaubt.
Den Zustand kurz vor Unterlaufen des Riegels 46b durch die Raste 48a zeigt Figur 18a. Bevor der Riegel 46b unter der Wirkung der Schenkelfeder 47 in die Rasten 48a und 43b einfällt, wird der Riegel 46b durch eine Anhebenase 48d der Antriebsscheibe 48 zunächst gegen die Federkraft der Schenkelfeder 47angehoben. Den in die Rasten 48a und 43b eingerasteten Zustand des Riegels 46b des Mitnehmers 46 zeigt Figur 18b. Damit ist die in der ersten Position sich befindende Steuerscheibe 43 wieder mit der Antriebsscheibe 48 gekoppelt und kann nun zum erneuten Verriegeln in die Figur 17a entsprechenden zweiten Position mitgeschleppt werden.
Auch diese Kupplungsvorrichtung 100 gemäß den Figuren 12 bis 18 weist die Eigenschaft auf, dass alle Komponenten des ersten Kupplungselementes 10, die eine Stellfunktion ausüben mittels Federelementen in Richtung ihrer Ruhelage vorgespannt sind, die dem entkoppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung 100 entspricht.

Bezugszeichen

1: Fahrzeugkarosserie
2: B-Säule der Fahrzeugkarosserie
2a: Montagefläche der B-Säule 2
3: Fahrzeugtüre
4: Versteifungselement der Fahrzeugtüre 3

10: erstes Kupplungselement
11: Schließkeil
11a: Seitenkante des Schließkeils 11
11b: Keilflächen der Seitenkante 11 a
11c: Nut für Schließkeilführungselement 15
11d: Schließnase des Schließkeils 11
12: Schließkeil
12a: Seitenkante des Schließkeils 12
12b: Keilflächen der Seitenkante 12a
12d: Schließnase des Schließkeils 12
13: Schließkeilhalter
13a: Nut für Schließkeilführungselement 15
13b: Durchgangsöffnungen des Schließkeilhalters 13
13c: zentrale Bohrung des Schließkeilhalters 13
13d: Stirnkappe des Schließkeilhalters 13
13e: Abdeckkappe des Schließkeilhalters 13
14: Rückstellfederelement
14a: Schließkeildämpfer
15: Schließkeilführungselement
16: Grundplatte
16a: Halterelement
17: Verkleidung
18: Montageschrauben
20: zweites Kupplungselement
21: Haltebacke des zweiten Kupplungselementes 20
21a: halbkreisförmige Nut der Haltebacke 21
22: Keilnut der Haltebacke 21
22a: Keilflächen der Keilnut 22
23: Haltebacke des zweiten Kupplungselementes 20
24: Keilnut der Haltebacke 23
24a: Keilflächen der Keilnut 24
25: Grundplatte
26: verfahrbare Abdeckung

30: Antriebsvorrichtung

40: Wirkverbindungsmittel
41: Nockenscheibe
41a: Nockennase
42: Nockenwelle
42a: Befestigungsschraube
43: Steuerscheibe
43a: Flansch der Steuerscheibe 43
43b: Raste der Steuerscheibe 43
43c: Steuerschlitz der Steuerscheibe 43
44: Anschlagmittel, Anschlagzapfen für Steuerscheibe 43
45: Federelement, Zugfeder
45a: Einhängezapfen des Federelementes 45
45b: Verbindungszapfen des Federelementes 45 mit Steuerscheibe 43
45c: Rückzugsseil der Zugfeder 45
46: Mitnehmer
46a: Drehachse des Mitnehmers 46
46b: Riegel des Mitnehmers
47: Federelement, Schenkelfeder
47a: Drehachse des Federelementes 47
48: Antriebsscheibe
48a: Raste der Antriebsscheibe 48
48b: Flansch der Antriebsscheibe 48
48c: Mitnahmebohrungen der Antriebsscheibe 48
48d: Anhebenase der Raste 48a
48e: kreisbogenförmige Nut
48f: kreisbogenförmige Nut
48g: Haltenase
48h: Aufnahmebohrung für Verbindungszapfen 88
49: Kupplungsscheibe
49a: Mitnehmerzapfen der Antriebskupplung 49
49b: Vierkantachse, Anschlusselement der Kupplungsscheibe 49

50: Notentriegelungshebel
50a: Führungsschlitz des Notentriegelungshebels 50
50b: Lasche des Notentriegelungshebels 50
50c: abgewinkelter Flansch des Notentriegelungshebels 50
50d: Begrenzungszapfen des Notentriegelungshebels 50
51: Federelement, Rückstellfeder des Notentriegelungshebels 50
51a: Einhängezapfen des Federelementes 51

60: Gehäuse
60a: Lastanbindungsabschnitt des Gehäuses 60
61a: Gehäusetopf des Gehäuses 60
61b: Gehäusedeckel des Gehäuses 60
62: Lastanbindungselement des Gehäuses 60
62a: Grundplatte des Lastanbindungselementes 62
63: Befestigungsschrauben

70: Entriegelungsring
70a: Steuernocken des Entriegelungsrings
70b: Zahnsegment des Entriegelungsrings
71: Zahnsegmentelement, Zahnsegmentrad, Zahnstange
71a: Zahnsegment des Zahnsegmentrades 71
71b: Flansch des Zahnsegmentrades 71
72: Federelement, Schenkelfeder
73: Zugseil des Zahnsegmentrades 71
73a: Verbindungszapfen des Zugseils mit Zahnsegmentrad 71
74: Lagerbock des Zahnsegmentrades 71
74a: Drehachse des Zahnsegmentrades 71
75: Umlenkrolle
76: Lagerbock der Umlenkrolle 75

80: Mitnehmerscheibe
81: Schneckenrad
81a: Flanschring
81b: Befestigungsschrauben
82: Federanbindungsrad
82a: Längsnut für Verbindungszapfen 88
82b: kreisbogenförmige Nut
82c: kreisbogenförmige Nut
82d: Haltenase
83a: Spielausgleichsfederelement
83b: Spielausgleichsfederelement
84: Schnecke
84a: Schneckenachse
85: Kupplung
86: Halterung
87: Biegsame Welle
88: Verbindungszapfen

90: Federdom

100: Kupplungsvorrichtung

Claims

Kupplungsvorrichtung (100) zur lösbaren Verbindung eines schwenkbeweglich gelagerten Karosserieteils (3), insbesondere Fahrzeugtüre, Heck- oder Frontklappe mit einem Fahrzeugstrukturteil (2) einer Fahrzeugkarosserie (1), mit einem ersten Kupplungselement (10) und einem mit diesem im gekoppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung spielfrei gekoppelten zweiten Kupplungselement (20), wobei das erste Kupplungselement (10) zwei parallel gegeneinander verschiebbar gelagerte Riegel aufweist und eine motorische Antriebsvorrichtung (30) vorgesehen ist, welche mittels Wirkverbindungsmittel (40) die Riegel zum Koppeln der beiden Kupplungselemente (10, 20) motorisch auseinander verlagert,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Riegel als in einem quaderförmigen Schließkeilhalter (13) gelagerte plattenförmige Schließkeile (11, 12) mit Keilflächen (11b, 12b) ausgebildet sind, welche zur Bildung der Keilflächen (11b, 12b) eine Seitenkante (11a, 12a) mit keilförmigen Querschnitt aufweisen, und

- das zweite Kupplungselement (20) mit zwei, das erste Kupplungselement (10) zwischen sich aufnehmenden Haltebacken (21, 23) mit Keilnuten (22, 24) ausgebildet ist, derart dass die Schließkeile (11, 12) durch das motorische auseinander Verlagern mit ihren Keilflächen (11b, 12b) in die Keilnuten (22, 24) gedrückt werden und dabei in Eingriff mit Keilflächen (22a, 24a) der Keilnuten (22, 24) bringbar sind.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Keilnuten (22, 24) in ihrer Längserstreckung konisch zueinander verlaufen und die Keilflächen (11b, 12b) der Schließkeile (11, 12) an diesen konischen Verlauf angepasst sind.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Schließkeile (11, 12) auf der den Haltebacken (21, 23) gegenüberliegenden Seitenkante (11a, 12a) mit einer Schließnase (11d, 12d) ausgebildet sind.
Kupplungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (10) wenigstens ein die Schließkeile (11, 12) verbindendes Rückstellfederelement (14) aufweist, welches die beiden Schließkeile (11, 12) in Richtung aufeinander zu vorspannt.
Kupplungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindungsmittel (40) zur Herstellung der Wirkverbindung der Antriebsvorrichtung (30) mit den Schließkeile (11, 12) des ersten Kupplungselements (10) eine Nockenscheibe (41) mit zwei diametral gegenüberliegenden Nockennasen (41a) umfassen, die in dem ersten Kupplungselement (10) derart gelagert ist, dass durch eine Drehung in einer Wirkverbindung der Nockennasen (41a) mit den Schließkeilen (11, 12) dieselben in die Keilnuten (22, 24) der Haltebacken (21, 23) gedrückt werden.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindungsmittel (40) eine Steuerscheibe (43) umfassen, welche drehfest mit der Nockenscheibe (41) verbunden ist, wobei mittels eines Anschlagmittels (44) die Drehbewegung der Steuerscheibe (43) derart begrenzt wird, dass die Steuerscheibe (43) zwischen einer ersten, das erste und zweite Kupplungselement (10, 20) entkoppelnden Position und einer zweiten, das erste und zweite Kupplungselement (10, 20) koppelnden Position drehbar ist.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindungsmittel (40) eine Antriebsscheibe (48) umfassen, welche mittels eines Mitnehmers (46) drehfest mit der Steuerscheibe (43) verbindbar ist, wobei der Mitnehmer (46) auf der Steuerscheibe (43) schwenkbar und federbelastet derart angeordnet ist, dass der Mitnehmer (46) eine lösbare und drehfeste Rastverbindung mit der Antriebsscheibe (48) herstellt und durch eine von der Antriebsvorrichtung (30) bewirkte Drehbewegung der Antriebsscheibe (48) die Steuerscheibe (43) zwischen der ersten und zweiten Position verschwenkbar ist.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Notentriegelung der gekoppelten ersten und zweiten Kupplungselemente (10, 20) ein Nothebel (50) vorgesehen ist, welcher in einer Wirkverbindung mit dem Mitnehmer (46) verschiebbar ist, derart, dass die Rastverbindung in der zweiten Position der Steuerscheibe (43) mit der Antriebsscheibe (48) gelöst wird, und

- ein die Steuerscheibe (43) in Richtung der ersten Position vorgespanntes Federelement (45) vorgesehen ist, durch welches die Steuerscheibe (43) bei entrastetem Mitnehmer (46) in die erste Position verschwenkt wird.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zur Notentriegelung der gekoppelten ersten und zweiten Kupplungselemente ein axial zur Steuerscheibe (43) angeordneter Entriegelungsring (70) mit einem Steuernocken (70a) vorgesehen ist, welcher zum Lösen der Rastverbindung des Mitnehmers (46) mit der Antriebsscheibe (48) in Wirkverbindung mit dem Mitnehmer (46) bringbar ist, und - ein Betätigungsmittel (73) vorgesehen ist, mit welchem eine Drehbewegung des Entriegelungsrings (70) aus einer Ruheposition in wenigstens eine Betriebsposition bewirkt wird, derart, dass mit der Drehbewegung zunächst die Rastverbindung zumindest in der zweiten Position der Steuerscheibe (43) mit der Antriebsscheibe (48) gelöst wird und anschließend die Steuerscheibe (43) über den Mitnehmer (46) in Richtung deren ersten Position gedreht wird.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Drehbewegung des Entriegelungsrings (70) mittels eines verschwenkbar gelagerten Zahnsegmentelementes (71), insbesondere eines Zahnsegmentrades oder einer Zahnstange bewirkt wird, welches sich im Eingriff mit einem Zahnsegment (70b) des Entriegelungsrings (70) befindet,

- das Zahnsegmentelement (71) in einer der Ruheposition des Entriegelungsrings (70) entsprechenden ersten Schwenkstellung federvorgespannt ist, und

- mittels des Betätigungsmittels (73) das Zahnsegmentelement (71) aus der ersten Schwenkstellung in eine den Entriegelungsring (70) in dessen Betriebsposition verdrehende zweite Schwenkposition verschwenkt wird.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel als Bowdenzugvorrichtung (73) ausgebildet ist, welche einenends an dem Zahnsegmentelement (71) angelenkt ist und andernends mit einem Betätigungsgriff eines Fahrzeugschlosses verbunden ist.
Kupplungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Antriebsscheibe (48) drehgekoppelte Mitnehmerscheibe (80) vorgesehen ist, wobei die Drehkopplung von wenigstens einem einerseits mit der Mitnehmerscheibe (80) und andererseits mit der Antriebsscheibe (48) verbundenen Spielausgleichsfederelement (83a, 83b) gebildet wird, und die Drehkopplung eine relative Drehbewegung zwischen der Antriebsscheibe (48) und der Mitnehmerscheibe (80) über einen vorgegebenen Verdrehwinkel derart zulässt, dass durch eine Drehbewegung der Mitnehmerscheibe (80) in Drehrichtung (D1) der zweiten Position der Steuerscheibe (43) die Antriebsscheibe (48) zumindest bei Erreichen ihrer Endstellung in gleicher Drehrichtung (D1) vorgespannt und eine spielausgleichende weitere Drehbewegung mit einem maximal dem vorgegebenen Verdrehwinkel entsprechenden Drehwinkel ermöglicht wird.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsmittel (88, 82a) vorgesehen sind, die eine relative Drehbewegung der Mitnehmerscheibe (80) gegenüber der Antriebsscheibe (48) mit dem vorgegebenen Verdrehwinkel ermöglichen.
Kupplungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel ein mit der Antriebsscheibe (48) verbundener Verbindungzapfen (88) und eine auf der Mitnehmerscheibe (80) angeordnete Längsnut (82a) zur Aufnahme des Verbindungszapfens (88) vorgesehen sind, derart dass die Längsnut (82a) eine Relativbewegung des Verbindungzapfens (88) entsprechend dem Verdrehwinkel ermöglicht.
Kupplungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (80) ein Schneckenrad (81) umfasst, welches über eine Schnecke (84) von der motorischen Antriebsvorrichtung (30) angetrieben wird.
Kupplungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (80) ein Federanbindungsrad (82) umfasst, welches zusammen mit der Antriebsscheibe (48) das wenigstens eine Spielausgleichsfederelement (83a, 83b) aufnimmt und die Längsnut (82a) aufweist.
Kupplungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die motorische Antriebsvorrichtung (30) selbsthemmend, insbesondere als Elektromotor zum motorischen Antreiben der Antriebsscheibe (48) bzw. der Mitnehmerscheibe (80) ausgebildet ist.