-
Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1. Ein solches Kraftfahrzeug ist aus der
US 2002/0032986 A1 bekannt.
-
Das
Kraftfahrzeug weist somit eine Klappe auf, die von einer Geschlossenstellung
gegen die Schwerkraft in eine Offenstellung verbringbar ist. Eine
solche Klappe kann als Heckklappe oder Kofferraumdeckel ausgeführt sein.
Hierbei kann die Klappe über
ein Scharnier an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs angelenkt sein.
Dadurch wird eine Drehachse definiert, um die die Klappe verschwenkbar
ist. Die Drehachse verläuft
typischerweise parallel zur Fahrzeugquerachse, also bei ebenerdig
stehendem Kraftfahrzeug horizontal. Die Erfindung ist jedoch auch dann
anwendbar, wenn die Klappe um eine Achse verschwenkbar ist, die
bis zu 35%, bevorzugt jedoch höchstens
bis zu 15% gegenüber
der horizontalen Stellung verkippt ist. Die Erfindung ist auch dann
anwendbar, wenn die Klappe nicht an einem Scharnier angelenkt ist.
-
Zu
einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeug gehört ein motorischer
Antrieb, also ein (Elektro-)Motor, der um eine Kupplung wie auch
ein zugehöriges Getriebe
ergänzt
sein mag. Der Motor ist über
einen Mechanismus mit der Klappe gekoppelt, um diese zu bewegen.
-
Im
Fachgebiet hat man sich intensiv mit der Ausgestaltung eines solchen
Mechanismus auseinandergesetzt.
-
Bei
herkömmlichen
Konstruktionen wirkt der Antrieb auf die Elemente eines Scharniers
ein. Eine solche Konstruktion ist beispielsweise in der
EP 1 672 160 A2 beschrieben.
Der Antrieb muss zwangsläufig
in der Nähe
der Scharnierelemente angeordnet sein. Es gibt daher keine freie
Wahl für
den Platz des Antriebs. Der Antrieb muss wegen des kurzen Hebels ein
großes
Moment aufbringen, so dass es eines entsprechend großen Motors
bedarf. Daher wird relativ viel Platz für den Antrieb benötigt.
-
Aus
der gattungsbildenden
US 2002/0032986
A1 ist es bekannt, einen Antrieb zur Öffnung einer Heckklappe an
einer von der Schwenkachse der Heckklappe beabstandeten Stelle auf
diese einwirken zu lassen. Der Antrieb dreht hierbei ein Zahnrad,
das eine verschwenkbare Zahnstange bewegt, die an einen mit der
Heckklappe fest verbundenen Arm angreift. Die Konstruktion aus der
US 2002/0032986 A1 bedingt
eine Anordnung des Antriebs im Dachbereich des Kraftfahrzeugs, wo
dies aus konstruktiven Gründen
nicht immer erwünscht ist.
Der Antrieb muss relativ groß ausgeführt sein, denn
obwohl der Mechanismus an einer von der Schwenkachse beabstandeten
Stelle angreift, ist dieser Abstand nicht derart groß, als dass
die aufzubringenden Momente stark reduziert wären. Der Antrieb nimmt insbesondere
eine nicht stets an einer geeigneten Stelle zur Verfügung stehende
Bauhöhe
von 30 bis 35 mm ein.
-
Eine
aus der
DE 10
2006 042 403 A1 beschriebene motorische Antriebsvorrichtung
wirkt auf eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs ebenfalls an einer
von der Schwenkachse beabstandeten Stelle ein. Der Antrieb bewirkt
die Drehung einer Spindel, auf der sich eine Spindelmutter bewegt,
und die Spindelmutter ist mit der Heckklappe über einen verschiebbaren Käfig gekoppelt.
Der Mechanismus aus der
DE 10 2006 042 403 A1 bedingt eine lineare
Bewegung des Käfigs
gegenüber
der Spindel. Diese lineare Bewegung kann lediglich relativ klein
sein, so dass der Angriffspunkt des Mechanismus an der Heckklappe
noch relativ nah an dem Scharnier liegt.
-
Eine
weitere Konstruktion stellt die
DE 10 2005 031 990 A1 vor: Anknüpfend an
das Bereitstellen von Gasfedern, die den Vorgang des Öffnens der Klappe
(nicht aber deren Schließens)
unterstützen, schlägt die
DE 10 2005 031 990
A1 vor, eine von einer Gasdruckfeder bewegte Kolbenstange
mit einer von einem Antrieb bewegten Schub-/Zugstange über ein
Verbindungsstück
zu koppeln. Bei dem Antrieb kann eine Gewindespindel eingesetzt
werden. Durch diese Ausgestaltung sollen möglichst wenig unsichere Abdichtungen
benötigt
werden. Andererseits erkauft man sich dies durch einen Verlust an
Flexibilität bei
der Anordnung der Gasfedern bzw. des Antriebsmechanismus. Der Mechanismus
soll gerade bei Beginn des Öffnungsvorgangs
unterstützend
wirken, die Gasfeder, wenn der Öffnungsvorgang
eingeleitet ist. Durch die parallele Anordnung von Gasfeder und in
einer Hülle
geführter
Schub-/Zugstange ergeben sich Nachteile bei der Ausnutzung der bereitgestellten
Kräfte.
Da die Kräfte
nicht optimal genutzt werden können,
muss der Motor des Antriebs gegebenenfalls zu groß ausgelegt
werden. Des Weiteren benötigt
die Antriebsvorrichtung aufgrund der parallelen Anordnung von Gasfeder
und in der Hülle
geführter Schub-/Zugstange
besonders viel Platz.
-
In
der
EP 1 026 070 B1 ist
beschrieben, dass das Öffnen
einer Heckklappe eines Kraftfahrzeugs durch einen Auswerfer und
eine Gasfeder unterstützt wird.
Der Auswerfer fährt
eine Kolbenstange aus. Die Kolbenstange öffnet die Heckklappe etwas
weiter in eine Stellung, in der die Gasfeder ein öffnendes
Moment auf die Heckklappe ausübt.
Der Auswerfer kann an ganz anderer Stelle als die Gasfeder angeordnet sein
und ist bei der in der
EP
1026070 B1 beschriebenen Ausführungsform auch fernab von
der Drehachse der Heckklappe angeordnet. Naturgemäß unterstützt der
Auswerfer jedoch nicht den Schließvorgang. Bei einem solchen
muss eine Bedienperson die Gasfeder zusammendrücken und relativ große Kräfte aufwenden.
-
Die
EP 1 276 624 B1 beschreibt
einen Mechanismus, über
den eine Heckklappe geöffnet
und geschlossen wird, bei dem eine Koppelstange weit von der Drehachse
der Heckklappe entfernt angreift. Die Koppelstange ist an ihrem
von der Heckklappenseite verschiedenen Ende an einem Schlitten gelagert.
Der Schlitten gleitet über
Schienen vertikal. Kraft zum Heben des Schlittens mit der Koppelstange und
der daran angelenkten Heckklappe wird über eine Kette auf den Schlitten übertragen,
wobei im Bodenbereich des Innenraums des Kraftfahrzeugs ein Antrieb
angeordnet ist, der die Kette bewegt. Der gesamte Mechanismus nimmt
sehr viel Platz ein. Da die Koppelstange hauptsächlich in vertikaler Stellung hochgedrückt wird,
muss zudem der Motor relativ groß sein, um hohe Kräfte bzw.
Momente aufbringen zu können.
-
Die
US 6 453 614 B1 beschreibt
einen Mechanismus, über
den eine Heckklappe eines Kraftfahrzeugs bewegt werden kann, von
dem wesentliche Teile in einer zur Karosserie des Kraftfahrzeugs zugehörigen Säule angeordnet
sind: In einem Kanal einer solchen Säule, der gekrümmte Abschnitte
aufweisen darf, sind in Folge mehrere Zahnstangenglieder angeordnet,
welche miteinander gekoppelt sind. An einem der Zahnstangenglieder
ist ein Stift befestigt, der aus der Säule herausragt. An dem Stift
wiederum ist eine Koppelstange befestigt, die mit der Heckklappe
gekoppelt ist. Über
eine weitere Öffnung in
dem Pfeiler greift ein Ritzel, das von einem Motor gedreht wird,
in die Zahnstangenglieder ein und bewegt diese in dem Kanal. Damit
bewegt sich die Koppelstange mit, und die Heckklappe wird geöffnet. Dadurch,
dass die Zahnstangenglieder in einem im Wesentlichen vertikal verlaufenden
Kanal bewegt werden, muss die Koppelstange ebenfalls vertikal nach oben
stehen und kann nur geringfügig
verkippen. Die auf die Koppelstange wirkenden Kräfte werden daher nicht optimal
zur Bereitstellung eines großen
Moments auf die Heckklappe ausgenutzt, denn der Angriffswinkel ist
ungünstig
gewählt.
Daher muss der Motor große
Kräfte
aufbringen, also entsprechend stark und damit auch groß und viel
Platz einnehmend ausgelegt sein. Der Mechanismus aus der
US 6 453 614 B1 kann
daher insbesondere für
die Bewegung besonders schwerer Heckklappen nicht eingesetzt werden.
-
In
der
US 2005/0275237
A1 ist ein Mechanismus zum Öffnen einer Heckklappe offenbart,
bei dem eine Koppelstange an der Heckklappe angreift, die Koppelstange
aber mit ihrer anderen Seite nicht unmittelbar mit dem Antrieb verbunden
ist, sondern an einem Schwenkarm angelenkt ist, wobei der Schwenkarm
durch den Antrieb angetrieben wird. In der Geschlossenstellung ist
die Koppelstange zum Schwenkarm geklappt, bei Verbringen in die
Offenposition klappt sie von diesem weg, wobei gleichzeitig der
Schwenkarm vom Antrieb verschwenkt wird. Bei diesem Mechanismus
muss der Antrieb relativ aufwendig ausgestaltet sein. Der Antrieb
muss auch relativ hohe Kräfte
erzeugen können,
weil durch die Übertragung
der Kraft in ungünstigen
Winkeln ein erhöhter
Kraftaufwand erforderlich ist. Aus diesen beiden Gründen muss
der Antrieb relativ viel Platz einnehmen.
-
Damit
die Fahrzeugentwickler eine größere Freiheit
beim Entwurf eines Kraftfahrzeugs haben, wäre es wünschenswert, wenn durch die
Kombination aus Motor und Mechanismus, über den der Motor auf eine
Klappe (Heckklappe, Kofferraumdeckel) einwirkt, die Möglichkeit
bestünde,
eine solche Klappe bereitzustellen, die eine besonders große verschwenkbare
Länge hat,
z. B. von bis zu 1,30 m und 1,40 m. Die oben genannten und auch
weitere Mechanismen des Standes der Technik sind nicht geeignet,
die bei einer derart großen
und daher auch (um z. B. 40 kg) schweren Klappe notwendigen Momente von
bis zu 300 Nm in Verbindung mit einem Motor akzeptabler Größe bereitzustellen.
Die Mechanismen versagen entweder bei Momenten oberhalb einer vorbestimmten
Grenze, oder die Motoren müssten übermäßig leistungsfähig ausgebildet
werden und nähmen
daher besonders viel Platz in Anspruch. Zudem wäre es wünschenswert, wenn die Motoren
und Mechanismen an solchen Stellen bereitgestellt wären, an
denen sie besonders wenig stören,
z. B. in einem durch eine Heckklappe oder einen Kofferraumdeckel öffenbaren
Kofferraum dort angeordnet werden können, wo sie das Einbringen
von Gegenständen
in den Kofferraum nicht oder nur unwesentlich behindern.
-
Es
ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mechanismus
bereitzustellen, über
den eine Klappe eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Gattung
bewegt werden kann, der wenig Platz bevorzugt an solchen Stellen
einnimmt, an denen es die Konstrukteure wünschen.
-
Die
Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist somit
die mit der Klappe gekoppelte Zahnstange, die über ein mit einem Motor gekoppeltes
Zahnrad, welches mit ihr kämmt, zur Öffnung der
Heckklappe beweglich ist, in zumindest einer Stellung relativ zum
Zahnrad auf zumindest zwei Arten verschwenkbar. Die Stellung der Zahnstange
relativ zum Zahnrad bestimmt den Öffnungsgrad der Heckklappe.
Bevorzugt ist die Zahnstange über
einen ganzen Bereich von Stellungen relativ zum Zahnrad, der z.
B. einem Bereich von Öffnungswinkeln
bezogen auf eine Schwenkachse der Klappe entspricht, auf zumindest
zwei Arten verschwenkbar, und besonders bevorzugt ist die Zahnstange
in sämtlichen
möglichen
Stellungen auf zumindest zwei Arten verschwenkbar.
-
Während bei
dem Mechanismus zum Öffnen der
Heckklappe aus der gattungsbildenden
US 2002/0032986 A1 eine
Zahnstange lediglich auf eine Weise verschwenkbar ist, nämlich in
jeder ihrer Stellungen um eine Achse parallel zur Drehachse und dadurch
der Antrieb im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet werden
muss und lediglich leichte Heckklappen öffnen kann, ist durch die Schaffung
der Möglichkeit,
dass sich die Zahnstange auf eine zweite Art verschwenken lässt, ein
zusätzlicher
Freiheitsgrad gegeben. Ein solcher Freiheitsgrad bedingt, dass die
Zahnstange ganz anders geführt
werden kann als im Stand der Technik. Insbesondere lässt sich
der Motor im Kraftfahrzeug an einer solchen Stelle mit solcher Orientierung
unterbringen, von wo aus optimal Kräfte auf die Klappe übertragen
werden. So lässt
sich der Motor jenseits des Dachbereichs des Kraftfahrzeugs unterbringen,
insbesondere auch im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs bzw. in der
unteren Hälfte,
möglicherweise
sogar im unteren Drittel des Fahrzeuginnenraums: Durch die Verschwenkbarkeit
der Zahnstange auf zwei Arten muss die Folge der Zähne der
Zahnstange nicht mehr im Wesentlichen horizontal verlaufen, sondern
die Zahnstange kann so angeordnet werden, dass die Folge von Zähnen im
Wesentlichen entlang der Vertikalen (also der Fahrzeughochachse
bei eben stehendem Fahrzeug) steht bzw. zur Fahrzeughochachse einen
nur geringen Winkel von bis zu 25° einnimmt.
-
Dass
die Zahnstange auf zumindest zwei Arten verschwenkbar ist, lässt sich
so definieren, dass ein der Heckklappe zugewandtes Ende der Zahnstange
in zumindest einer Stellung der Zahnstange gemäß der einen Art in eine erste
Richtung verschwenkbar ist und gemäß der zweiten Art in eine von
der ersten Richtung und auch ihrer Gegenrichtung verschiedene Richtung
verschwenkbar ist, wobei es sich um diese zweite Richtung bevorzugt
um eine zwischen 80° und
100° zur
ersten Richtung senkrechte Richtung handelt, damit die so geschaffenen
Freiheitsgrade optimal ausnutzbar sind. Die Zahnstange soll insbesondere
unabhängig
in die erste und die zweite Richtung verschwenkbar sein, es kann
also auch eine Bewegung der Zahnstange geben, bei der sie sich gleichzeitig
in die erste und die zweite Richtung bewegt. Diese erleichtert das
Anlenken der Zahnstange an der Heckklappe ungemein und vergrößert daher
die Möglichkeiten
der Anordnung von Zahnstange und Motor mit Zahnrad.
-
Bevorzugt
ist, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt, die Zahnstange
gemäß einer
ersten Art der Verschwenkbarkeit in verschiedenen Stellungen relativ
zum Zahnrad jeweils um eine zugehörige Drehachse (welche mit
der jeweiligen Stellung variieren kann) verschwenkbar, die zu einer
Drehachse, um die das Zahnrad drehbar ist, höchstens einen Winkel von 15° einnimmt
und bevorzugt zu dieser Drehachse parallel ist. Diese Art der Verschwenkbarkeit
lässt sich
durch eine geeignete Ausbildung eines Gegenlagers zum Zahnrad einfach
ermöglichen.
-
Die
Zahnstange soll nun gemäß einer
zweiten Art der Verschwenkbarkeit in verschiedenen Stellungen der
Zahnstange zum Zahnrad jeweils um eine (gegebenenfalls bei verschiedenen
Stellungen verschiedene) Drehachse verschwenkbar sein, die zu einer
Fahrzeuglängsachse
höchstens
einen Winkel von 45°,
bevorzugt höchstens
einen Winkel von 30°, besonders
bevorzugt höchstens
einen Winkel von 15° einnimmt.
Die Fahrzeuglängsachse
ist die zum Fahrzeug definierte Achse, die die Fahrtrichtung des Fahrzeugs
bei Geradeausfahrt definiert. Durch die Definition ist ausgesagt,
dass die Zahnstange im Kraftfahrzeug seitlich verkippbar ist. Der
Mechanismus funktioniert wegen der seitlichen Verkippbarkeit daher
auch zuverlässig,
wenn das Kraftfahrzeug auf unebenem Boden steht und insbesondere
mit seiner einen Seite höher
steht als mit der anderen. Dann gleicht die seitliche Verkippbarkeit
der Zahnstange ein seitliches Verkipptsein der Karosserie und damit auch
der Heckklappe aus.
-
Die
seitliche Verkippbarkeit lässt
sich auf viele mögliche
Arten konstruktiv verwirklichen. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform
ist ermöglicht,
dass das Zahnrad verkippbar ist und die Zahnstange mit dem Zahnrad
mitgeführt
wird. Dieses Mitführen
kann bewirkt werden, wenn ein Gegenelement zum Zahnrad auf der dem
Zahnrad abwandten Seite der Zahnstange bereitgestellt ist und dieses Gegenelement
mit dem Zahnrad mechanisch gekoppelt ist, wobei Kopplungselemente
typischerweise an der Zahnstange vorbeizuführen sind. Wenn dann Zahnrad
und Gegenelement zu einer Einheit gehören, die als Ganzes verschwenkbar
ist, kann diese Einheit die Zahnstange mitführen oder die Zahnstange die
Einheit mitführen,
die Einheit ist also mit der Zahnstange verschwenkbar. Eine Kraftübertragung von
der Einheit auf die Zahnstange und umgekehrt kann gegebenenfalls über die
Elemente erfolgen, über
die Zahnrad und Gegenelement miteinander gekoppelt sind.
-
Bei
geeigneter Ausbildung eines zum Zahnrad führenden Getriebes kann der
Motor fest in der Karosserie angeordnet sein. Das Getriebe kann
jedoch auf herkömmliche
Weise ausgebildet sein, wenn vorgesehen ist, dass der Motor mit
dem Zahnrad verschwenkt wird, also Teil der verschwenkbaren Einheit
ist.
-
Die
Zahnstange kann in herkömmlicher
Weise eine geradlinig hintereinander angeordnete Folge von Zähnen aufweisen.
Eine solche Zahnstange ist besonders stabil. Wenn das Kraftfahrzeug
in seiner Karosserie einen Wasserablauf aufweist, der typischerweise
zu beiden Seiten des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und zum Abführen von
an der Klappe vorbei eintretendem Wasser dient, lässt sich
die Zahnstange grundsätzlich
neben dem Wasserablauf vorsehen, bevorzugt durchdringt die Zahnstange
jedoch den Wasserablauf, also die Karosserie dort, wo sie den Wasserablauf
bildet. Geeignete Dichtungen sind dann bereitzustellen. Diese Ausführungsform hat
den Vorteil, dass die Zahnstange nicht zusätzlichen Platz wegnimmt und
die Durchladebreite in einem durch die Klappe öffenbaren Stauraum für Gegenstände verringert.
-
Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
ist die Zahnstange gekrümmt.
Die Krümmung
ist insbesondere dann sinnvoll, wenn auch die Zähne nicht geradlinig angeordnet
sind, sondern die Zahnstange eine entlang einer Kurve (keiner geraden
Linie) hintereinander angeordnete Folge von Zähnen aufweist. Bei Verwendung
einer gekrümmten
Zahnstange bedarf es einer geringeren Bewegung der Zahnstange, um
eine Verschwenkbewegung des Zahnstangenendes, welches mit der Heckklappe
gekoppelt ist, zu bewirken. Daher ist mit weniger Aufwand ein diesbezüglicher
Freiheitsgrad herstellbar, was zum Öffnen der Klappe bei nicht
auf ebenem Grund stehenden Kraftfahrzeug hilfreich sein kann.
-
Insbesondere
lässt sich
aber auch, wenn in der Karosserie ein Wasserablauf bereitgestellt
ist, die Zahnstange am Wasserablauf vorbeibewegen: Die Zahnstange
fährt bei
Bewegung der Klappe aus, und sie muss dann den Wasserablauf nicht
durchdringen, sondern kann ihn umgreifen und bewegt sich hier über einen
Teilbereich Abschnitt für
Abschnitt am Wasserablauf vorbei, also neben dem Wasserablauf entlang.
Dadurch kann das Problem vermieden werden, Dichtungen im Wasserablauf
bereitstellen zu müssen.
-
Sowohl
bei der Ausführungsform
mit der den Wasserablauf durchdringenden geradlinigen Zahnstange
als auch bei der den Wasserablauf umgreifenden gekrümmten Zahnstange
ist es möglich,
den Motor unterhalb des Wasserablaufs anzuordnen. Dort ist typischerweise
an eine Stelle, an der der Motor besonders wenig stört, nämlich die
Durchladebreite in einen durch die Klappe zu öffnenden Stauraum kaum verringert.
Beispielsweise lässt
sich der Motor oberhalb eines Radkastens des Kraftfahrzeugs anordnen.
-
Grundsätzlich genügen ein
einziger Antrieb mit Motor, gegebenenfalls Kupplung und Getriebe, und
zugehörigem
Zahnrad und Zahnstange zum Öffnen
der Heckklappe. Bevorzugt sind jedoch ein Motor, ein Zahnrad einer
Zahnstange an zwei Seiten des Kraftfahrzeugs vorgesehen, insbesondere unterhalb der
Klappe an einer linken und einer rechten Seite der Klappe, wobei
die Angaben „links” und „rechts” die typischen
Benennungen bei einem Kraftfahrzeug als Ganzes sind, bei der man
längs der
Fahrzeuglängsachse,
also in Fahrtrichtung, schaut.
-
Die
Klappe ist als Kofferraum ausführbar,
der bei der Erfindung bereitgestellte Mechanismus ist aber besonders
vorteilhaft bei einer Heckklappe einsetzbar, weil gerade bei einer
solchen eine im Wesentlichen vertikal stehende Zahnstange gewünscht ist,
ein diesbezüglicher
Mechanismus bisher aber nicht verwirklichbar war.
-
Durch
die Erfindung wird es unter anderem auch ermöglicht, eine solche Klappe
einzusetzen, die senkrecht zur Fahrzeugquerachse (typischerweise senkrecht
zur Schwenkachse) eine Länge
von mindestens 1,15 m, bevorzugt von mindestens 1,20 m, besonders
bevorzugt von mindestens 1,25 m und ganz besonders bevorzugt von
mindestens 1,30 m hat. Dies eröffnet
den Fahrzeugkonstrukteuren neue Möglichkeiten: Sie können ein
anderes Aussehen des Kraftfahrzeugs aus ästhetischen oder auch aerodynamischen
Gründen
vorsehen.
-
Der
erfindungsgemäße Mechanismus
ermöglicht
es, wenn die Klappe um eine (z. B. durch ein Scharnier) definierte
Achse verschwenkbar ist, an einer solchen Stelle an der Klappe anzugreifen,
die um einen Abstand aus dem Intervall von 120 bis 400 mm, bevorzugt
aus dem Intervall von 150 bis 250 mm und besonders bevorzugt aus
dem Intervall von 180 bis 250 mm von der Achse beabstandet ist.
Bei einem solchen fernab von der Schwenkachse liegenden Angriffspunkt
müssen
nicht übermäßig große Kräfte aufgebracht
werden, damit ein zum Klappenöffnen
ausreichendes Moment erzeugt wird. Der Mechanismus erlaubt das Durchlaufen
des hierfür
notwendigen Verschwenkweges.
-
Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
-
1 eine
perspektivische Ansicht auf einen Mechanismus zum Öffnen einer
Heckklappe in einem durch einige seiner Bauteile angedeuteten Kraftfahrzeug,
wie er bei einer ersten Ausführungsform
der Erfindung eingesetzt wird,
-
2 eine
perspektivische Ansicht des Mechanismus in dem Kraftfahrzeug aus 1 aus
anderer Perspektive,
-
3 eine
Schnittansicht des Mechanismus aus 1 und 2,
-
4 eine
perspektivische Ansicht auf einen Mechanismus zum Öffnen einer
Heckklappe in einem durch einige Bauteile angedeuteten Kraftfahrzeug, wie
er bei einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung eingesetzt wird,
-
5 eine
perspektivische Ansicht des Mechanismus in dem Kraftfahrzeug aus 4 aus
anderer Perspektive,
-
6 eine
Schnittansicht des Mechanismus aus 4 und 5,
-
7 eine
weitere Schnittansicht des Mechanismus aus 4 und 5,
-
8 eine
Schnittansicht ausschließlich
des Mechanismus im Detail, wie er bei der Ausführungsform gemäß 4 bis 7 einsetzbar
ist und
-
9 eine
weitere Schnittansicht des Mechanismus im Detail, wie er bei der
Ausführungsform gemäß 4 bis 7 einsetzbar
ist.
-
Ein
im Ganzen mit 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug weist eine
in den Figuren nicht dargestellte Heckklappe auf, welche durch einen
Mechanismus zu öffnen
ist. Die Heckklappe soll eine Verschwenklänge von 1,30 m haben und ist
besonders schwer. Zum Öffnen
der Heckklappe ist ein Antrieb 12 bereitgestellt, der einen
Motor, eine Kupplung und ein Getriebe umfasst, über das der Motor ein Zahnrad 14 antreibt.
Das Zahnrad 14 kämmt
mit einer Zahnstange 16, die bei der Ausführungsform
gemäß 1 bis 3 geradlinig
ist, d. h. dass sie eine Folge von Zähnen aufweist, die entlang
einer geraden Linie hintereinander angeordnet sind. Die Zahnstange 16 ist durch
ein Gegenlager 18, das als Rad ausgebildet ist, abgestützt, wobei
das Gegenlager 18 auf gleicher Höhe wie das Zahnrad 14 angeordnet
ist. Die Zahnstange ist in den Figuren nicht gezeigter Weise an
der Heckklappe angelenkt. Zum Anlenken dient insbesondere ein Kugelkopf 20,
der an dem der Heckklappe zugewandten Ende der Zahnstange 16 ausgebildet
ist. Die Zahnstange 16 steht in einem Winkel von höchstens
20° zur Fahrzeughochachse
z, wobei dieser Winkel auf die durch die Folge der Zähne definierter
gerade Linie bezogen ist. Dadurch, dass die Zahnstange 16 quasi
vertikal steht, ist der Antrieb 12 relativ weit unten im
Kraftfahrzeug angeordnet, und zwar oberhalb eines Radkastens 22 und
unterhalb eines in der Karosserie des Kraftfahrzeugs bereitgestellten
Wasserablaufs 24. Die Zahnstange 16 durchdringt
die Karosserie im Bereich des Wasserablaufs 24, wobei zur
Abdichtung Dichtungen 26 bereitgestellt sind.
-
Die
quasi vertikale Stellung der Zahnstange ermöglicht es, in optimaler Weise
Kräfte
auf die Heckklappe zu übertragen,
insbesondere an einer fernab von einer Schwenkachse der Heckklappe
liegenden Stelle. Dadurch kann ein relativ großes Moment zum Öffnen der
vorliegend schweren Heckklappe bereitgestellt werden.
-
Die
Bereitstellung eines stabilen Mechanismus, bei dem die Zahnstange 16 quasi
vertikal steht, wird vorliegend dadurch ermöglicht, dass die Zahnstange 16 auf
zwei Arten verschwenkbar ist. 1 bis 3 zeigen
die Zahnstange 16 jeweils in der Geschlossenstellung der
Heckklappe mit durchgezogener Linie und in einer Offenstellung der
Heckklappe mit strichpunktierter Linie. Wie in 1 zu
sehen ist, ist die Zahnstange 16 beim Übergang von der Geschlossenstellung
in die Offenstellung um eine Achse verkippt, die im Wesentlichen
parallel zur Drehachse des Zahnrads 14 ist. Wie 3 zu
entnehmen, ist die Zahnstange 16 gleichzeitig in seitlicher
Richtung verkippt, vorliegend von einer leicht gegenüber der
vertikalen abweichenden Stellung in eine Stellung, in der sie fast
vertikal steht.
-
Bei
einer abgewandelten Ausführungsform des
Kraftfahrzeugs als erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 10' ist eine Zahnstange 16' gekrümmt ausgebildet,
d. h. die Zähne
der Zahnstange folgen einander auf einer Kurve, insbesondere also
keiner geraden Linie. Auch die Zahnstange 16' steht im Wesentlichen vertikal.
Auch hier ist der Antrieb 12 oberhalb des Radkastens 22 angeordnet
und unterhalb eines Wasserablaufs 24. Die Zahnstange 16' durchdringt jedoch
anders als die Zahnstange 16 nicht den Wasserablauf 24:
Dadurch, dass die Zahnstange 16' gekrümmt ist, kann sie sich am Wasserablauf 24 vorbeibewegen,
dann allerdings auch Kraft auf die Heckklappe an Stellen oberhalb
des Wasserablaufs 24 bereitstellen.
-
Auch
bei dieser Ausführungsform
arbeitet der Mechanismus deswegen stabil, weil die Zahnstange 16' gemäß zwei Arten
verschwenkbar ist, nämlich auch
hier einerseits in jeder ihrer Stellungen zwischen Geschlossenstellung
(mit durchgezogener Linie gezeichnet) und Offenstellung (mit strichpunktierter
Linie gezeichnet) um eine Schwenkachse senkrecht zur Drehachse des
Zahnrads 14, und gleichzeitig ist sie seitlich verkippbar.
-
Ein
Verschwenken der jeweiligen Zahnstangen 16 bzw. 16' um eine Schwenkachse
parallel zur Drehachse des Zahnrads 14 ist konstruktiv
einfach bereitstellbar und ergibt sich quasi von selbst durch Bereitstellen
des Rads 18 als Gegenlager. Das seitliche Verschwenken
wird jedoch nur durch eine gesonderte Maßnahme in definierter Form
ermöglicht.
Dies wird nun unter Bezug auf die 8 und 9 erläutert, in
denen die Zahnstange 16' gezeigt
ist, die an einer Heckklappe 28 an einem Anlenkpunkt 30 angelenkt
ist, wobei der in den 8 und 9 gezeigte Mechanismus
jedoch genauso oder in gegebenenfalls angepasster Weise in Zusammenwirken
mit der Zahnstange 16 aus den 1 bis 3 einsetzbar ist.
-
Der
Antrieb 12 treibt vorliegend über eine Welle 32 ein
Kegelrad 34 an. Diese Kegelrad 34 kämmt mit
einem weiteren Kegelrad 36, das senkrecht zu diesem orientiert
ist, und das Zahnrad 14 ist ein Stirnrad am Kegelrad 36,
das sich mit diesem dreht. Die Zähne
des Zahnrads 14 sind vorliegend aus Gründen der Vereinfachung der
Darstellung nicht gezeigt. Mit einem Lager 38 des Zahnrads 14 verbunden
ist an jeder Seite eine Schwinge 40, und an der der Zahnstange 16' abgewandten
Seite der Schwingen 40 ist an den Schwingen 40 ein
Lager 42 angeordnet, in dem das Rad 18 gelagert
ist.
-
Um
das Lager 38 ist die Schwinge 40 und damit auch
das Rad 18 gemäß dem Pfeil 44 verschwenkbar.
Dadurch lässt
sich die Zahnstange 16' um
eine Achse parallel zur Drehachse des Zahnrads 14 verschwenken,
siehe den Pfeil 46.
-
Nun
ist die gesamte Einheit aus Antrieb 12 (in 8 und 9 nicht
gezeigt), den Kegelrädern 34 und 36,
dem Zahnrad 14, den Schwingen 40 und dem Rad 18 an
einem Körper 48 auf
einer Seite der Zahnstange 16' und gleichzeitig an dem Körper 50 auf
der anderen Seite der Zahnstange 16' befestigt, und die Körper 48 und 50 sind
als Ganzes in Zapfen 52, 54 drehbar gelagert.
Drehen sich die Körper 48 und 50,
so wird gleichzeitig die Zahnstange 16' verkippt und umgekehrt: wird durch
die Heckklappe 28 der Zahnstange 16' eine Kippbewegung gemäß dem Pfeil 56 aufgezwungen,
so dreht sich die Einheit an den Körpern 48 und 50 um
die Zapfen 52 und 54 gemäß den Pfeilen 58,
so dass ein Verkippen der Zahnstange 16' ermöglicht ist, wie dies oben anhand
von 3 für
die geradlinige Zahnstange erläutert
und für die
gekrümmte
Zahnstange ebenfalls erwähnt
wurde.
-
Es
sind andere Mechanismen denkbar, wie ein Verkippen der Zahnstange 16 bzw. 16' in zwei, z. B.
im Wesentlichen senkrecht zueinander stehenden Richtungen, ermöglicht werden
kann.