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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer Heckklappe mit
erfindungsgemäßer Scharniervorrichtung,
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2 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Scharniervorrichtung in
ihrer Verriegelungsposition und
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3 die
Scharniervorrichtung der 2 in ihrer Entriegelungsposition.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 1 diese 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.
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Es
bleibt genügend
Zeit, um die Hand wegzuziehen, so lange die axiale Bewegung 6 andauert.
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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.
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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°.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.