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Dokumentenidentifikation DE102006025817A1 06.12.2007
Titel Scharniervorrichtung zur Verbindung einer Heckklappe oder einer Tür mit einer Karosserie
Anmelder Bayerische Motoren Werke AG, 80809 München, DE
Erfinder Koestler, Ulrich, 85241 Hebertshausen, DE;
Knechtel, Marcus, 85774 Unterföhring, DE;
Mayr, Juergen, 80807 München, DE;
Kieferl, Anton, 85301 Schweitenkirchen, DE
DE-Anmeldedatum 02.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006025817
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse E05F 1/10(2006.01)A, F, I, 20060602, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scharniervorrichtung zur Verbindung einer Heckklappe (11) oder einer Tür mit einer Karosserie (10) eines Kraftfahrzeugs mit einer Drehachse (1), die in einem Lagerloch (2) drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Lagerloch (2) so ausgebildet ist, dass die Drehachse (1) mehrere Positionen in ihr einnehmen kann, und dass eine Verriegelungsvorrichtung (3) so mit dem Lagerloch (2) zusammenwirkt, dass sie die Drehachse (1) in einer ersten Position (4) örtlich festlegt, wenn sie in ihrer Verriegelungsposition ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Scharniervorrichtung zur Verbindung einer Heckklappe oder einer Tür mit einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE 103 32 045 A1 ist ein Einklemmschutz für eine vollautomatische Heckklappe eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei diesem Einklemmschutz wirkt ein Antrieb mit einem Federelement zusammen, indem der Antrieb beim Öffnen mit der Federkraft des Federelements und beim Schließen gegen diese arbeitet. Der Antrieb ist so ausgestaltet, dass er über einen Krafteinleitungspunkt und die Federunterstützung über einen Angriffspunkt an einem Zwischenelement angreift, bei dem ein Krafteinleitungspunkt für die von der Heckklappe her stammende Kraft verschiebbar geführt ist. Dadurch ist es möglich, dass bei einem Einklemmfall, beispielsweise wenn ein Finger zwischen die Heckklappe und die Karosserie gelangt, trotz Einleitung der Kraft in die Vorrichtung durch die Verschiebung des Angriffspunkts der Gewichtskraft in einem Langloch über einen gewissen Zeitraum kein weiteres Schließen der Heckklappe erfolgt. Der Antriebsmotor der Heckklappe wird gestoppt oder reversiert, wenn eine sprunghaft veränderte Leistungsaufnahme des Antriebs detektiert wird. Allerdings bietet diese Methode in der Nähe des Scharniers der Heckklappe wenig Schutz, da in diesem Bereich aufgrund der ungünstigen Hebelverhältnisse ein Einklemmen sehr schlecht detektierbar ist.

Darüber hinaus ist es bekannt, Einklemmleisten bzw. Schaltleisten in dem Bereich der Karosserie anzubringen, in dem ein Anliegen der Heckklappe erfolgt. Auf Druck werden dann elektrische Signale zum Abschalten bzw. Reversieren des Antriebs der Heckklappe gesendet, so dass das Verletzungsrisiko verringert wird. Dies gilt auch bei kapazitivem, berührungslosem Einklemmschutz. Insbesondere bei den Einklemmleisten ist bei schräg aufliegenden Fingern häufig keine Reaktion des Systems gegeben. Einklemmleisten können außerdem in dem fraglichen Bereich nur schlecht angebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist und die mit einfachen Mitteln mehr Sicherheit, als aus dem oben beschriebenen Stand der Technik bekannt, bei einem Einklemmfall bietet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, dass die Drehachse mehrere Positionen innerhalb des Lagerlochs einnehmen kann, bleibt auch im Bereich der Scharniervorrichtung genügend Platz, um ein Einklemmen eines Fingers oder einer Hand bzw. anderer Gegenstände für einen gewissen Zeitraum zu verhindern. Die Verschiebung der Drehachse im Lagerloch bietet eine Art „Überlebensraum" für den Gegenstand, so dass er noch rechtzeitig herausgezogen werden kann. Darüber hinaus wird durch das örtliche Festlegen der Drehachse in der ersten Position gewährleistet, dass im geschlossenen Zustand der Heckklappe bzw. der Tür – also wenn kein Einklemmfall vorliegt – die Drehachse nicht mehr im Lagerloch aus der ersten Position wegbewegt werden kann. Somit ist es nicht möglich, die Heckklappe oder Tür in der geschlossenen Position anzuheben bzw. zur Seite zu bewegen, was den Diebstahlschutz unterlaufen würde.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer Heckklappe mit erfindungsgemäßer Scharniervorrichtung,

2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Scharniervorrichtung in ihrer Verriegelungsposition und

3 die Scharniervorrichtung der 2 in ihrer Entriegelungsposition.

In 1 ist schematisch ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Es handelt sich hierbei um den Bereich, in dem eine Heckklappe 11 über eine Scharniervorrichtung, mit einem Scharnierbügel 15, mit einer Karosserie 10 verbunden ist. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine vollautomatische Heckklappe 11, die mittels eines Motors (nicht dargestellt) von ihrer geschlossenen Position in die geöffnete Position und entgegengesetzt bewegt werden kann. Eine solche vollautomatische Heckklappe 11 ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auf seine Funktionsweise und Konstruktion hier nicht vertieft einzugehen ist, da diese nicht erfindungswesentlich ist. Es werden im Folgenden deshalb nur kurz die prinzipiell benötigten Teile angegeben.

Die Heckklappe 11 ist über einen Kniehebel 13 mit der Drehachse 1 verbunden, die in einem Lagerloch 2 rotierbar in der Karosserie 10 gelagert ist. Die Bewegung der Heckklappe 11, sowohl die Öffnungs- als auch die Schließbewegung, erfolgen gegen eine Feder 12, die versucht die Heckklappe 11 in ihrer jeweils aktuellen Position zu halten. Der Antrieb der vollautomatischen Heckklappe 11 erfolgt über den nicht gezeigten Antriebsmotor mittels einer Antriebsstange 14, die den Kniehebel 13 bewegt. Die erfindungsgemäße Scharniervorrichtung ist nicht nur bei einer vollautomatischen Heckklappe 11 anwendbar sondern bei jeglicher Heckklappe bzw. auch bei Türen, da auch in diesem Fall ein Einklemmen verhindert wird. Außerdem kann sie auch dann verwendet werden, wenn lediglich das Schließen der Heckklappe 1 gegen die Kraft der Feder 12 erfolgt, dagegen das Öffnen mit Unterstützung derselben.

In 2 sind schematisch lediglich die im Kern wichtigen zusammenwirkenden Elemente dargestellt. Die Scharniervorrichtung ist dort in der Position dargestellt, in der die Heckklappe 11 geschlossen ist.

Die Drehachse 1 ist in dem Lagerloch 2 gelagert, das die Form eines Langlochs 5 aufweist. Das Langloch 5 ist in vertikaler Richtung ausgebildet. Die konkrete Ausrichtung des Langlochs 5 ist jedoch davon abhängig, welche Kinematik für die gesamte Heckklappe 11 gewählt wird. So ist es durchaus auch möglich, dass die Ausrichtung des Langlochs 5 schräg verläuft. Die Länge des Langlochs 5 kann so gewählt werden, dass den gegebenen räumlichen Verhältnissen Rechnung getragen wird. Beispielsweise kann ohne große bauliche Umgestaltung ein Langloch 5 mit einer Länge von 6 mm von seinem einen geschlossenen Ende zu seinem anderen geschlossenen Ende verwendet werden.

Die Drehachse 1 ist am unteren Ende des Langlochs 5 angeordnet und nimmt dort ihre erste Position 4 ein. Da im geschlossenen Zustand der Heckklappe 11 eine laterale Bewegung der Drehachse 1 dazu führen würde, dass ein Spalt zwischen Karosserie 10 und Heckklappe 11 entsteht, muss dies aus Diebstahlssicherungsgründen verhindert werden. Dies wird durch die Verriegelungsvorrichtung verhindert, die mit einem Bolzen 9 in das Langloch 5 eingreift und die Drehachse 1 somit formschlüssig am unteren Ende des Langlochs 5 festlegt, so dass sie sich nicht innerhalb des Langlochs 5 bewegen kann.

Während dem die Heckklappe 11 nicht verschlossen ist, befindet sich die Scharniervorrichtung in dem in 3 dargestellten Zustand. Dieser Zustand wird von dem in der 2 dargestellten Zustand bei geschlossener Heckklappe 11 dadurch erreicht, dass die Verriegelungsvorrichtung 3 mit dem Bolzen 9 in Entriegelungsrichtung 7 (siehe 2) gezogen wird. Dadurch gibt sie die Drehachse 1 innerhalb des Langlochs 5 frei. Die Drehachse 1 kann somit eine axiale Bewegung 6 innerhalb des Langlochs 5 vollführen.

Für die Bewegung der Verriegelungsvorrichtung 3 sind verschiedene Vorrichtungen denkbar. Als Einfachstes wäre es möglich, diese von Hand zu bewegen. Dies ist jedoch nicht sehr praktikabel. Deshalb ist es besser, sie mit einem Motor zu verbinden, der die Bewegung vornimmt. Hierzu kann beispielsweise ein Sensor zur Steuerung verwendet werden, der registriert, wenn die Heckklappe 11 geschlossen ist. Als besonders komfortable Lösung kann der Stellmotor für die Verriegelungsvorrichtung 3 mit der Steuerung der Heckklappe 11 verbunden sein, da die Steuerung schon die Information bezüglich des Zustandes der Heckklappe 11 kennt. Es ist auch möglich, einen Mechanismus mit einer Totpunktfeder zu verwenden, wobei die Kreisbewegung eines Schenkels durch die Bewegung des Scharnierbügels 15 und eine dazwischen liegende geeignete Hebelübersetzung erfolgt. Bspw. kann bei einem Öffnungswinkel der Heckklappe 11 von ca. 2° der Totpunkt der Totpunktfeder erreicht werden an dem sie schlagartig auf die andere Seite umschnappt. Andere Steuerungen in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel sind ebenso möglich und dem Fachmann bekannt.

Aufgrund der Gewichtskraft der Heckklappe 11 bleibt im Normalfall während der Bewegung – sowohl während eines Öffnens als auch während eines Schließens – der Heckklappe 11 die Drehachse 1 in der ersten Position 4 am unteren Ende des Langlochs 5. Kommt es allerdings zu einem Einklemmfall – beispielsweise wird eine Hand zwischen Karosserie 10 und Heckklappe 11 gebracht – so bewegt sich die Heckklappe 11 nicht mehr weiter Richtung Schließposition sondern die Drehachse 1 vollführt eine axiale Bewegung 6 nach oben innerhalb des Langlochs 5. Dies kommt daher, dass die Hand als neuer Drehpunkt dient und somit in der Art einer Wippe die Drehachse eine Ausweichbewegung vollführt. Anders als aus dem Stand der Technik bekannt, ist dies hier möglich, da das Langloch 5 der Drehachse 1diese Möglichkeit bietet. Dadurch wirken nur sehr geringe Kräfte auf die Hand und es kommt nicht zu einer Verletzung. Erst wenn die Drehachse 1 am oberen Ende des Langlochs 5 anschlägt bildet diese wieder die Achse, um die das System rotiert. Dann wirken wieder Kräfte, die zu einer Verletzung führen können.

Es bleibt genügend Zeit, um die Hand wegzuziehen, so lange die axiale Bewegung 6 andauert.

Die Ausweichbewegung der Drehachse 1 im Langloch 5 kann außerdem detektiert werden und entweder zu einem Stoppen oder zu einem Reversieren der Bewegung der Heckklappe 11 genutzt werden. Für das Detektieren des Einklemmfalls sind die dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannten Methoden einsetzbar, wie beispielsweise eine Registrierung einer erhöhten Leistungsaufnahme oder auch die Erfassung der Position der Drehachse 1 im Langloch 5 über einen Orts- oder Bewegungssensor.

Wenn beim Schließen kein Einklemmfall vorliegt, so befindet sich die Drehachse 1 ständig an ihrer ersten Position 4 am unteren Ende des Langlochs 5. Erst kurz vor Erreichen der Schließposition liegt die Heckklappe 11 auf einer Dichtung auf. Ab hier würde analog zum Einklemmfall eine axiale Bewegung 6 der Drehachse 1 im Langloch 5 nach oben erfolgen. Um dies zu verbinden muss der Bolzen 9 bereits in seiner Verriegelungsposition sein. Der Öffnungswinkel der Heckklappe 11, ab dem dies relevant wird, hängt von der jeweiligen Geometrie ab. Im Regelfall liegt dieser Öffnungswinkel im Bereich der oben schon beschriebenen 2°.

Sobald die Heckklappe 11 über diesen kritischen Öffnungswinkel geschlossen wird, wird die Verriegelungsvorrichtung 3 also wieder in ihre Schließposition entlang einer Verriegelungsrichtung 8 bewegt, so dass der Bolzen 9 wieder in das Langloch 5 eingreift. Dadurch wird die Drehachse 1 wieder formschlüssig in ihrer ersten Position 4 gehalten, ohne dass ein Anheben der Heckklappe 11 erfolgen kann. Man erhält also wieder die in 2 dargestellte Verriegelungsposition der Scharniervorrichtung.

Für den Fachmann ist es klar, dass die Verriegelungsvorrichtung 3 nicht nur mittels einer lateralen Bewegung entlang der Entriegelungsrichtung 7 und der Verriegelungsrichtung 8 bewegt werden kann, sondern jegliche andere Bewegungsform genauso denkbar ist, beispielsweise ein Schwenken um eine Achse, wobei in der Schließposition die Drehachse 1 fixiert sein muss und in der Entriegelungsposition eine Bewegung der Drehachse 1 innerhalb des Langlochs 5 möglich sein muss. Genauso gut ist es auch möglich, eine zweiteilige Verriegelungsvorrichtung mit zwei Bolzen 9 zu verwenden, die von links und rechts oder von oben und unten in das Langloch 5 eingreifen, oder die Verwendung der oben schon erwähnten Totpunktfeder.

Alternativ zu der dargestellten Form eines Langlochs 5 für das Lagerloch 2 sind auch andere Farmen möglich. Das Langloch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass es seine Weite über die gesamte Länge – in Richtung der axialen Bewegung 6 – nicht ändert und diese so ist, dass der Durchmesser der Drehachse 1 mit geringem Spiel in horizontaler Richtung in ihr gleiten kann. Genauso gut ist es möglich, dass sich das Langloch 5 nach oben hin in seiner Weite öffnet, so dass in den Ansichten der 2 und 3 eine V-Form gegeben ist. Der Vorteil der V-Form gegenüber dem Langloch 5 liegt darin, dass ein Verkanten der Drehachse 1 bei einer axialen Bewegung 6 vermieden wird. Die Bewegung der Drehachse 1 verläuft nämlich aufgrund der Ausgestaltung als Wippe um den Drehpunkt der eingeklemmten Hand nicht axial sondern auf einen Kreisbogen. Für den Fachmann ist es klar, dass auch andere Ausgestaltungen des Lagerlochs 2 möglich sind, wobei jedoch die Form eines Langlochs 5 oder eines V-förmigen Langlochs als die zweckmäßigsten erscheinen.

Die erfindungsgemäße Scharniervorrichtung kann sowohl bei Heckklappen 11 mit eingelenkigen als auch mit mehrgelenkigen Scharnieren verwendet werden. Außerdem kann die erfindungsgemäße Scharniervorrichtung an Heckklappen 11 sowohl mit Zugfedern als auch mit Druckfedern realisiert werden. Die konkrete Ausgestaltung ergibt sich für den Fachmann aufgrund der physikalischen Gesetze. Bei einem Viergelenk ist es so, dass das Langloch 5 im langen Lenker angeordnet ist, um beim Schließen das Klappengewicht auf Druck zu beanspruchen. Es muss während der gesamten Öffnungsbewegung in seiner Verriegelungsposition sein, um die konstruktiv vorgesehene Bahnkurve mit einer Beanspruchung auf Zug zu durchlaufen.

Im Ergebnis erhält man durch die erfindungsgemäße Scharniervorrichtung eine sehr einfache Möglichkeit, den Einklemmfall zu verhindern. Gegenüber den bekannten Einklemmleisten wird die Lebensdauer des Einklemmschutzes erhöht und auch ein Einklemmen im unmittelbaren Bereich der Scharniervorrichtung wird verhindert.

Es versteht sich von selbst, dass die obigen Ausführungen zu einer eingeklemmten Hand analog für andere Körperteile oder Gegenstände gelten, die innerhalb des Kofferraums sein sollten bzw. nicht im Türspalt beim Schließen der Tür sein sollten.


Anspruch[de]
Scharniervorrichtung zur Verbindung einer Heckklappe (11) oder einer Tür mit einer Karosserie (10) eines Kraftfahrzeugs mit einer Drehachse (1), die in einem Lagerloch (2) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerloch (2) so ausgebildet ist, dass die Drehachse (1) mehrere Positionen in ihr einnehmen kann, und dass eine Verriegelungsvorrichtung (3) so mit dem Lagerloch (2) zusammenwirkt, dass sie die Drehachse (1) in einer ersten Position (4) örtlich festlegt, wenn sie in ihrer Verriegelungsposition ist. Scharniervorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerloch (2) als ein Langloch (5), insbesondere mit einer Länge von 6 bis 10 mm, ausgebildet ist. Scharniervorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerloch (2) an einem ersten Ende eine Weite wie die Drehachse (1) aufweist und sich zum zweiten Ende V-förmig erweitert. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerloch (2) seine kleinste Weite am untersten Punkt aufweist. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerloch (2) sich vertikal erstreckt. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Verriegelungsvorrichtung (3) festgelegte erste Position (4) der Drehachse (1) am tiefsten Punkt des Lagerlochs (2) liegt. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (3) ihre Verriegelungsposition nur im geschlossenen Zustand der Heckklappe (11) einnimmt. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (3) mit einem Stellmotor verbunden ist, der sie automatisch zwischen der Verriegelungs- und einer Entriegelungsposition bewegt. Scharniervorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verriegelungsvorrichtung (3) mittels einer Zwangssteuerung in der Verriegelungsposition befindet, wenn ein Öffnungswinkel der Heckklappe (11) zur Karosserie (10) unter einem vorgebbaren Wert, insbesondere 2°, liegt. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie an einer vollautomatischen Heckklappe (11) angebracht ist. Scharniervorrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Heckklappe (11) eine Steuerung angebracht ist, die auch mit der Verriegelungsvorrichtung (3) verbunden ist und die sowohl die Heckklappe (11) als auch die Verriegelungseinrichtung (3) steuert. Scharniervorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mehrfachgelenk, insbesondere ein Viergelenk, aufweist, von dem eine Drehachse (1) im Lagerloch (2) angeordnet ist.






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