-
Die
Erfindung betrifft eine Scharnieranordnung, insbesondere für eine Heckklappe
eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten, insbesondere karosseriefesten
Scharnierteil, welches mit einem zweiten, insbesondere heckklappenfesten
Scharnierteil gelenkverbunden ist, mit einem Kraftspeicher, dessen Kraftangriffspunkte
derart beiden Scharnierteilen lagezugeordnet sind, dass die bei
seiner Entladung frei werdende Kraft das Verschwenken der beiden Scharnierteile
um die Gelenkachse von einer ersten Schwenkstellung, die insbesondere
einer Geschlossenstellung der Heckklappe entspricht, in eine zweite Schwenkstellung,
die insbesondere der Offenstellung der Heckklappe entspricht, unterstützt.
-
Eine
derartige Scharnieranordnung ist im Stand der Technik bekannt. Heckklappenscharniere besitzen
zwei Scharnierteile. Ein erstes Scharnierteil ist fest an der Karosserie
angeschlagen. Ein zweites Scharnierteil sitzt an der Klappe. An
der Klappe greift darüber
hinaus eine Gasdruckfeder mit einem Kraftangriffspunkt an. Das andere
Ende der Gasdruckfeder ist an der Karosserie befestigt. Die Kraftangriffspunkte
der Gasdruckfeder sind den beiden Scharnierteilen derart lagezugeordnet,
dass beim Öffnen des
die Heckklappe in der Geschlossenstellung haltenden Schlosses die
Kraft der sich entladenden Gasdruckfeder ein Öffnen der Klappe und damit
ein Verschwenken der beiden Scharnierteile unterstützt. Die
Gasdruckfeder hält
darüber
hinaus auch die Klappe in der Offenstellung. Die Gasdruckfeder ist eine
gedämpfte
Feder. Dies hat ein langsames sich Entspannen des Kraftspeichers
zur Folge. Um die Heckklappe wieder zu schließen, muss manuell die Kraft
der Gasdruckfeder überwunden
werden. Im Zuge des Schließens
wird die Gasdruckfeder wieder gespannt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Scharnieranordnung
gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.
-
Gelöst wird
die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung,
wobei jeder Anspruch eine eigenständige Lösung der Erfindung darstellt
und mit jedem anderen Anspruch kombinierbar ist.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Lösung wird
ein einfach gestalteter, preisgünstig
zu fertigender Antrieb für
eine Heckklappe geschaffen.
-
Zunächst und
im Wesentlichen ist eine Umverlagerungseinrichtung zum Umverlagern
zumindest eines Kraftangriffspunktes in einer der beiden Schwenkstellungen
vorgesehen. Bei der Umverlagerung des Kraftangriffspunktes ändert sich
die Kraftrichtung des Kraftspeichers in die entgegengesetzte Schwenkrichtung.
Der Kraftspeicher kann aus einer Feder bestehen. Es können beide
Angriffspunkte während
der Umverlagerung lageverändert
werden. Ein Kraftspeicher kann aber auch aus zwei oder mehr Federn
bestehen. Es reicht aus, wenn lediglich ein Kraftangriffspunkt lageverändert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die beiden
Scharnierteile in der Schwenkstellung von einer Rast fixiert. Während der
fixierten Schwenkstellung erfolgt die Umverlagerung. Die Umverlagerung
des mindestens einen Kraftangriffspunktes findet bevorzugt in beiden
Schwenkendstellungen der Scharnierteile statt. Bei einer an einem
Kraftfahrzeug angeordneten Scharnieranordnung findet nach Öffnen der Heckklappe
eine erste Umverlagerung statt. Diese Umverlagerung findet in der
Ruhestellung statt, in welcher die beiden Scharnierteile über eine
bevorzugt auch manuell überwindbare
Rast gehalten sind. Während
des Umverlagerns wird zumindest ein Federelement des Kraftspeichers
gespannt. Einhergehend damit ändert
sich die Kraftwirkung des Kraftspeichers auf das Scharnierteil.
Im Wege der Umverlagerung wird es in Gegenrichtung belastet. Bei
der Heckklappe eines Kraftfahrzeuges führt dann das manuelle oder
elektromechanische Überwinden
der Rast dazu, dass die Klappe durch den sich dann entspannenden
Kraftspeicher selbsttätig
geschlossen wird. Auch hier kann ein Dämpfungsglied zwischen den beiden
Scharnierteilen wirken, so dass sowohl das Öffnen als auch das Schließen der
Heckklappe gedämpft
erfolgt. Der Kraftspeicher besteht bevorzugt aus mehreren Federn.
Die Summe der gerichteten Einzelkräfte ist dann die auf die Scharnierteile wirkende
Kraftwirkung des Kraftspeichers. Die Kraftangriffspunkte müssen nicht
körperlich
an den einzelnen Scharnierteilen sitzen. Sie können an der Karosserie bzw.
der Heckklappe auch entfernt von den Scharnierteilen angeordnet
sein. Wesentlich ist aber eine derartige Lagezuordnung der Kraftangriffspunkte
zu den Scharnierteilen, dass der Kraftspeicher in einer ersten Betriebsstellung
die Heckklappe öffnet und
in einer zweiten Betriebsstellung die Heckklappe schließt, wobei
die Umstellung zwischen den beiden Betriebsstellungen in einer fixierten
Schwenkendstellung der beiden Scharnierteile erfolgt. Eine Fixierung der
beiden Scharnierteile erfolgt durch die besagte Rast, die von einem
Rasthebel ausgebildet sein kann, der mit einer Rastschulter eine
Raststufe des anderen Scharnierteiles unterstützt. In der Geschlossenstellung
der Heckklappe sind die beiden Scharnierteile üblicherweise über ein
geschlossenes Heckklappenschloss aneinander fixiert. Die Umverlagerungseinrichtung
wird bevorzugt von einem Elektromotor angetrieben. Dieser Elektromotor
wird in Betrieb gesetzt, sobald ein Schwenkendschalter eine der
beiden Schwenkendstellungen der beiden Scharnierteile detektiert.
Dann treibt der Elektromotor bevorzugt über eine Antriebsschnecke eine
Zahnraduntersetzung an. Diese Zahnraduntersetzung wirkt auf ein
Hebelgetriebe. Das Hebelgetriebe kann aus einem Schwenkhebel bestehen,
an dessen freiem Ende der Kraftangriffspunkt einer der Federn sitzt. Bevorzugt
erfolgt die Umverlagerung über
eine Totpunktlage, so dass die Endstellung der Umverlagerungseinrichtung über einen
Anschlag fixiert ist. Es können
zwei Anschläge
vorgesehen sein, die wechselseitig von einer dem Kraftspeicher zugehörigen Zugfeder
beaufschlagt werden. Hierdurch wirkt in den Endstellungen der Umverlagerungseinrichtung keine
Haltekraft auf den Elektromotor. Bei einem derartig gestalteten
Heckklappenantrieb braucht kein Einklemmschutz vorgesehen zu werden,
da sich die Öffnungsbewegung
und die Schließ bewegung
jederzeit unterbrechen lassen. Öffnungsbewegung
und Schließbewegung
werden jeweils lediglich von sich entspannenden Federn angetrieben.
In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird lediglich eine
Feder des aus mehreren Federn bestehenden Kraftspeichers umverlagert.
Eine erste Feder bewirkt die Schwenkverlagerung in die eine Richtung,
bspw. in die Öffnungsstellung
der Heckklappe. Dabei können sich
beide Kraftspeicherfedern entspannen. Nach Erreichen der Schwenkendstellung,
also der Offenstellung der Heckklappe und Verrasten der beiden Scharnierteile
wird lediglich eine, bevorzugt die stärkere Feder umverlagert und
dabei gespannt. Die Spannkraft der Feder ist größer als die Kraft der die Öffnungswirkung
entfaltenden Feder, so dass diese im Zuge des Schließens der
Heckklappe von der Kraft der anderen Feder wieder gespannt wird.
Die Umverlagerung geht mit einer Aufladung des Kraftspeichers einher.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
-
1 in
schematischer Darstellung die wesentlichen Elemente der Scharnieranordnung
in der Geschlossenstellung einer Heckklappe,
-
2 die
geöffnete
Klappe nach Entspannen des Kraftspeichers,
-
3 die
geöffnete
Heckklappe mit dem in Gegenrichtung gespannten Kraftspeicher und
-
4 die
Geschlossenstellung der Heckklappe mit sich entspanntem Kraftspeicher.
-
Das
Scharnier ist mit einem ersten Scharnierteil 3 fest mit
einer Karosserie 2 verbunden. Am ersten Scharnierteil 3 ist
ein zweites Scharnierteil 4 angelenkt.
-
Die
beiden Scharnierteile 3, 4 können um die Gelenkachse 7 gegeneinander
verschwenken. Das Scharnierteil 4 ist fest mit einer Heckklappe 1 verbunden.
Eine erste Schwenkendstellung, die in den 1 und 4 dargestellt
ist, entspricht der Geschlossenstellung der Heckklappe 1.
Eine zweite Schwenkendstellung, die in den 2 und 3 dargestellt
ist, entspricht der Offenstellung der Heckklappe.
-
Die
Karosserie 2 trägt
eine Umverlagerungseinrichtung 8. Diese Umverlagerungseinrichtung 8 besitzt
einen Elektromotor 10, dessen Abtriebswelle ein Schneckenrad 11 antreibt.
Das Schneckenrad 11 greift in die Verzahnung eines Übertragungszahnrades 12 ein.
Dieses wirkt mit einer durchmessergeringeren Verzahnung 13 zusammen,
die mit der Verzahnung eines Zahnsegmentes 9 kämmt, welches
um eine Drehachse 21 drehen kann. Das Zahnsegment 9 trägt einen
Hebel 22. Der Hebel 22 ist um die Drehachse 21 zusammen
mit dem Zahnsegment 9 drehbar. Das andere, freie Ende des
Hebels 22 trägt
einen Zapfen, um den ein Ende einer Zugfeder 6 gespannt
ist. Dieser Zapfen bildet einen Kraftangriffspunkt 6' der Zugfeder 6.
Der dem anderen Ende der Zugfeder 6 zugeordnete Kraftangriffspunkt 6'' wird auch von einem Zapfen ausgebildet,
der dem zweiten, klappenfesten Scharnierteil 4 zugeordnet
ist.
-
Benachbart
zu dem Kraftangriffspunkt 6'' der Zugfeder 6 befindet
sich ein weiterer, am zweiten Scharnierteil 4 fester Kraftangriffspunkt 5'' einer Gasdruckfeder 5.
Die Gasdruckfeder 5 besitzt einen Zylinder 19,
in dem ein Kolben 20 geführt ist. Die Gasdruckfeder 5 ist
ein Dämpfungselement.
Der dem Kraftangriffspunkt 5'' gegenüberliegende
Kraftangriffspunkt 5' ist
fest an der Karosserie 2 befestigt. Die Wirkrichtungen
der beiden Federn 5, 6 sind voneinander verschieden.
Bei einer der beiden Federn 5 handelt es sich um eine Druckfeder,
bei der anderen Feder 6 um eine Zugfeder.
-
Durch
Verschwenken des Hebels 22 kann der Kraftangriffspunkt 6' der Zugfeder 6 verlagert werden.
In beiden Endstellungen des Hebels 22 liegt der Hebel jeweils
vor einem Anschlag 14, 15. Sowohl in der in den 1 und 2 dargestellten
Anschlagstellung als auch in der in den 3 und 4 dargestellten
Anschlagstellung besitzt die Zugfeder 6 einen spitzen Winkel
zur Erstreckungsrichtung des Hebels 22, so dass die Zugfeder 6 den
Hebel 22 gegen den jeweiligen Anschlag 14, 15 kraftbeaufschlagt hält. Bei
der Verlagerung der Umverlagerungseinrichtung 8, also beim
Verschwenken des Hebels 22 um die Drehachse 21 wird
die Zugfeder 6 gespannt und überwindet eine Totpunktstellung.
-
Das
karosseriefeste Scharnierteil 3 trägt einen Rasthebel 16,
der von einem nicht dargestellten elektromechanischen Antrieb verschwenkt
werden kann. Der Rasthebel 16 besitzt eine Rastschulter 17, vor
welcher sich in der Offenstellung der Heckklappe 1 (2 und 3)
eine Raststufe 18 des zweiten Scharnierteiles 4 befindet.
Die Scharnierteile 3, 4 sind in dieser Stellung
drehfest miteinander gekoppelt. Um die Scharnierteile 3, 4,
ausgehend aus der in den 2 und 3 dargestellten
Raststellung, gegeneinander zu verschwenken, muss die Rast aufgehoben
werden. Dies kann einerseits durch ein Verschwenken des Rasthebels 16 erfolgen
oder andererseits durch Aufbringen eines Drehmomentes auf die Heckklappe 1.
Dann tritt die Rastschulter 17 selbsttätig unter der Raststufe 18 hervor.
Dies kann gegen die Rückstellkraft
einer nicht dargestellten Rasthebelfeder erfolgen.
-
In
der in 1 dargestellten Betriebsstellung ist die Gasdruckfeder 5 gespannt.
Am Kraftangriffspunkt 5'' wirkt eine
Kraft auf das zweite, klappenfeste Scharnierteil 4. Die
Zugfeder 6, die in dieser Betriebsstellung einen stumpfen
Winkel zur Gasdruckfeder 5 einnimmt, übt eine geringfügige Zugkraft
auf den Kraftangriffspunkt 6 aus. Beide Kräfte wirken
auf das zweite Scharnierteil 4 derartig, dass es nach Öffnen eines
nicht dargestellten Klappenverschlusses in die in 2 dargestellte
Schwenkendstellung verschwenkt. In dieser Schwenkendstellung ist
die Zugfeder 6 im Wesentlichen entlastet bzw. besitzt eine minimale
Spannkraft. Selbiges gilt für
die Gasdruckfeder 5. Diese ist gegen eine Anschlagstellung
entspannt. In der in 2 dargestellten Stellung liegt
die Rastschulter 17 des Rasthebels 16 unter der
Raststufe 18.
-
Über nicht
dargestellte Mikroschalter erkennt die Bordelektronik bzw. der Bordcomputer
die Schwenkendstellung der beiden Scharnierteile 3, 4. Die
Bordelektronik setzt daraufhin den Antriebsmotor 10 in
Betrieb. Über
das oben beschriebene Untersetzungsgetriebe wird der Hebel 22 verschwenkt.
Dies geht einher mit einem Spannen der Zugfeder 6 bis über eine
kurz vor Erreichen der Anschlagstellung gegen den Anschlag 15 zu überwindenden
Totpunktstellung. Bei der in 3 dargestellten
Betriebsstellung ist die Zugfeder 6 gespannt. Die Spannkraft
der Zugfeder 6 ist größer als
die Druckkraft der Gasdruckfeder 5 aber kleiner als die
Rastkraft der Rast 17, 18. Durch elektromechanisches
Verschwenken des Rasthebels 16 oder durch Überwinden
der Rast 17, 18 durch Ausüben eines Drehmomentes auf
die Klappe 1 wird die Fixierung der beiden Scharnierteile 3, 4 aufgehoben.
Dies hat zur Folge, dass sich die Kraftwirkung der Zugfeder 6 auf
das zweite Scharnierteil 4 entfalten kann. Einhergehend
mit einer Spannung der Gasdruckfeder 5 verkürzt sich
die Zugfeder 6 und verschwenkt die Klappe 1 bis
in die in 4 dargestellte Geschlossenstellung.
Auch in dieser Stellung ist die Kraft der entspannten Zugfeder 6 größer als
die Kraft der gespannten Gasdruckfeder 5.
-
Sowohl
das Schwenken von der in 1 dargestellten Geschlossenstellung
in die in 2 dargestellte Offenstellung
der Klappe als auch von der in 3 dargestellten
Offenstellung in die in 4 dargestellte Geschlossenstellung
der Klappe erfolgt über
die Dämpfungswirkung
der Gasdruckfeder 5 gedämpft.
Die Schließbewegung
und auch die Öffnungsbewegung
der Heckklappe 1 kann jederzeit unterbrochen werden. Es
muss dann lediglich die aktuell wirkende Kraft des aus den beiden
Federn 5, 6 bestehenden Kraftspeichers überwunden werden. Die
Klappe 1 kann dabei auch entgegen der Kraftwirkung der
Feder wieder zurück
in die Ausgangsstellung verlagert werden, also bspw. zurück in die
in 3 dargestellte Offenstellung oder zurück in die
in 1 dargestellte Geschlossenstellung.
-
Nach
einer kraftspeicherentladungsverursachten Schließbewegung der Heckklappe 1 von
der in 3 dargestellten Offenstellung in die in 4 dargestellte
Geschlossenstellung schließt
sich das nicht dargestellte Heckklappenschloss und fixiert die beiden
Scharnierteile 3, 4 in dieser Schwenkendstellung.
Einhergehend damit wird der Bordelektronik über einen Mikroschalter der
neue Betriebszustand der Heckklappe 1 gemeldet. Die Bordelektronik
veranlasst dann eine Umverlagerung des Kraftangriffspunktes 6' der Zugfeder 6.
Der Antriebsmotor 10 wird in Gegenrichtung in Betrieb gesetzt
und überträgt seine
Drehbewegung auf das Zahnsegment 9. Der Hebel 22 löst sich
vom Anschlag 22 und spannt und verschwenkt die Zugfeder 6 bis
in die in 1 dargestellte Betriebsstellung,
wobei auch hier kurz vor Erreichen der Anschlagstellung gegen den
Anschlag 14 eine Totpunktlage überschritten wird. Da die Gasdruckfeder
bereits während
des Schließens
der Heckklappe von der sich entladenden Zugfeder 6 gespannt
worden ist, ist bei der Verlagerung von der in 4 dargestellten
Betriebsstellung die in 1 dargestellte Betriebsstellung
keine große
Spannung der Zugfeder 6 erforderlich.
-
In
nicht dargestellten Ausführungsbeispielen werden
zusätzliche
Kraftangriffspunkte 5', 5'', 6'' verlagert.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der
Kraftspeicher lediglich eine einzige Feder, die jeweils in der Ruhestellung
der Scharnierteile 3, 4, in welcher sie bewegungsfixiert sind,
umverlagert wird, so dass sich die Kraftwirkung auf die Scharnierteile 3, 4 ändert.
-
Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehö rigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.