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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie und wenigstens eine an der Karosserie über wenigstens eine Scharnierverbindung schwenkbar gelagerte Klappe, die zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist, wobei die Klappe über eine Antriebseinrichtung automatisch von der Schließstellung in die Offenstellung und/oder umgekehrt bewegbar ist.
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Kraftfahrzeuge mit derartigen an der Karosserie angebrachten Klappen sollen den Bedienkomfort beim Öffnen und Schließen des Fahrzeugs erhöhen. Um eine automatische Bewegung der Klappe zu ermöglichen, kommen elektrische oder hydraulische Antriebe zum Einsatz, die unter dem Kraftfahrzeugdach oder im Bereich der C- oder D-Säule verbaut sind. Typischerweise umfassen diese Antriebseinrichtungen Zug- oder Druckfedern sowie entsprechende Antriebszylinder.
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In der
DE 10 2005 050 419 A1 ist ein Kraftwagenflügel zum Verschließen einer Karosserieöffnung vorgeschlagen worden, der eine horizontale Teilung aufweist. Zum automatischen Öffnen und Schließen der beiden Teile des Kraftwagenflügels dient eine Antriebseinrichtung, die karosserieseitig am Fahrzeugdach angebracht ist und wenigstens zwei Antriebsmotore sowie eine Wickeltrommel, zwei Antriebszylinder und zugehörige Gasdruckfedern umfasst.
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Eine weitere Vorrichtung zum automatischen Öffnen von Fahrzeugtüren ist aus
DE 603 05 373 T2 bekannt. Hier wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit im Bereich der hinteren Säule der Fahrzeugkarosserie angebracht ist und eine Zahnstange, eine Gelenk-/Gleiteinheit und ein ebenfalls karosserieseitig montiertes Schienenteil umfasst.
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Bei Kraftfahrzeugen der beschriebenen Art umfasst die Kraftfahrzeugkarosserie meist eine zweite oder gar eine dritte Sitzreihe. Um auch den Fahrzeuginsassen, die in einer dieser beiden Sitzreihen Platz nehmen, möglichst viel Komfort zu ermöglichen, ist es notwendig, dass der verfügbare Fahrzeuginnenraum möglichst effizient genutzt wird.
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Ungeachtet dessen werden Antriebseinrichtungen von Karosserieheckklappen, dem aktuellen Stand der Technik entsprechend, im hinteren Teil eines Fahrzeugs nahe der anzutreibenden Klappe zwischen Karosseriedach und Fahrzeughimmel beziehungsweise im Bereich der C- oder D-Säule montiert.
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Dadurch entsteht über der zweiten oder dritten Sitzreihe beziehungsweise karosserieseitig an den beiden äußeren Plätzen eine Wölbung des Fahrzeughimmels beziehungsweise der Verkleidung der C- oder D-Säule, die in den Fahrzeuginnenraum hineinragt, wodurch der Sitzkomfort der Fahrzeuginsassen beeinträchtigt wird. Zwar können Karosserieklappenantriebe bauraumoptimiert konzipiert sein, allerdings ist auch bei derart ausgelegten Antriebseinrichtungen eine eingeschränkte Kopffreiheit der Fahrzeuginsassen gegeben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, das ein verbessertes Antriebskonzept für eine an der Karosserie schwenkbar angebrachte Klappe umfasst.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die an der Klappe angeordnete Antriebseinrichtung einen Antriebsmotor, eine über den Antriebsmotor antreibbare Wickeltrommel und ein auf diese auf- und abwickelbares Zugmittel umfasst, wobei das Zugmittel karosserieseitig fest gekoppelt ist, wobei wenigstens zwei Zugmittelführungen karosserieseitig in vertikal versetzter Lage angebracht sind und der Antriebsmotor an der der Scharnierverbindung gegenüberliegenden Klappenseite verbaut ist.
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Die Erfindung sieht eine Verlagerung der gesamten Antriebseinrichtung zur Beseitigung der bisher gegebenen Beeinträchtigungen vor.
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Hierzu werden gemäß der vorliegenden Erfindung alle Elemente der Antriebseinrichtung der an der Karosserie angebrachten Klappe zugeordnet, wodurch eine größere Kopffreiheit und somit ein höherer Komfort für die Fahrzeuginsassen entsteht. Dabei können alle Elemente der Antriebseinrichtungen so an der Karosserieklappe angebracht sein, dass sie von Verkleidungsteilen sichtgeschützt sind.
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Eine für die Schwenkbewegung notwendige Kraft wird vom Antriebsmotor auf das Zugmittel übertragen. Dieses Zugmittel kann im Rahmen der Erfindung einlagig oder mehrlagig auf die Wickeltrommel aufgewickelt werden, wobei auch eine verfahrbare Wickeltrommel eingesetzt werden kann, um das Zugmittel möglichst ohne Zwischenräume aufzuwickeln. Hierzu kann z. B. eine Gewindespindel dienen, auf der die Wickeltrommel nachgeführt ist, wodurch diese pro Umdrehung um die Strecke des Zugmitteldurchmessers verschoben wird. Die Zuführung des Zugmittels erfolgt in diesem Fall z.B. über eine sich nicht mitbewegende Umlenkrolle.
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Zwar beansprucht eine einlagige Wicklung das Zugmittel neben der anliegenden Zugkraft vor allem durch die stärkere Biegung des Zugmittels, allerdings entfällt eine bei mehrlagigen Wicklungen typische Druckkraft zwischen den sich berührenden Zugmittelsträngen, wodurch sich hier die Beanspruchung des Zugmittels wesentlich reduziert.
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Ein Steuergerät, welches der Antriebseinrichtung zugeordnet sein kann, kann beispielsweise über einen Drehgeber die genaue Position der an der Karosserie schwenkbar angebrachten Klappe bestimmen, um eine möglichst genaue Ansteuerung der Antriebseinrichtung zu erzielen. Der Drehgeber kann hierzu direkt an der Wickeltrommel angeflanscht sein.
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Als Angelpunkt eines Hebels dient die Scharnierverbindung, mit Hilfe derer die Klappe schwenkbar an der Karosserie angebracht ist. Die Scharnierverbindung umfasst sowohl ein karosseriefestes als auch ein klappenfestes Bauteil sowie eine Scharnierachse. Da sich der Antriebsmotor bzw. die Wickeltrommel auf der der Scharnierverbindung gegenüberliegenden Seite befindet, ergibt sich zwischen Scharnierverbindung und Wickeltrommel, durch das klappenfeste Bauteil der Scharnierverbindung bzw. durch einen Rahmen der Klappe, ein Hebelarm. Da das Zugmittel an einer Seite karosseriefest fixiert ist, entsteht durch das Aufwickeln des Zugmittels eine Zugkraft. Diese Zugkraft greift an der Einbauposition des Antriebsmotors bzw. der Wickeltrommel an. Der Hebelarm überträgt die Kraft auf die am Angelpunkt schwenkbar gelagerte Klappe. Befindet sich die Klappe ursprünglich in einer Schließstellung, wird diese dadurch in eine Offenstellung bewegt.
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Die karosseriefeste Fixierung des Zugmittels kann dabei durch eine geeignete Einspannvorrichtung erfolgen. In der Einspannvorrichtung kann das Zugmittel zwischen geeigneten Einspannelementen fixiert sein. Beispielsweise kommen hierfür entsprechende Keile, Klemmschrauben bzw. Halteschrauben zum Einsatz.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug wird es bevorzugt, dass der Antriebsmotor ein Elektromotor ist. Als passender Montageort für den Antriebsmotor kann beispielsweise ein genügend großer Hohlraum oder eine ausreichend große Aussparung der Karosserieklappe dienen, wobei der Antriebsmotor vorzugsweise direkt über sein Gehäuse oder einen geeigneten Montagekäfig an der Klappe fixiert ist. Der Antriebsmotor kann sich erfindungsgemäß auf der der Scharnierverbindung gegenüberliegenden Seite der Klappe befinden. Zudem sind auch verschiedene Einbaurichtungen des Antriebsmotors möglich. Beispielsweise kann dieser orthogonal, parallel oder schräg zur Wagenquerrichtung liegen, was auf die grundlegende Funktionsweise der Erfindung keinen Einfluss hat. Sobald ein Steuerungssystem über einen Trigger ausgelöst wird, überträgt der Antriebsmotor die Drehbewegung seiner Antriebsachse auf die Wickeltrommel, wobei die Energieversorgung des Elektromotors über das Bordnetz des Fahrzeugs erfolgt. Das Triggersignal kann hierbei von einem im Innenraum des Kraftfahrzeugs angebrachten Bedienelement oder auch von einer portablen Einrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgelöst werden.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebsachse des Antriebsmotors direkt an die Wickeltrommel angeflanscht ist oder über ein Getriebe mit der Wickeltrommel gekoppelt ist. Als Getriebe kann beispielsweise ein Kegelradgetriebe eingesetzt werden. Hierbei kann dieses dazu dienen, die Drehzahl des Antriebsmotors auf eine bevorzugte Drehzahl der Wickeltrommel zu übersetzen. Außerdem wird für die Umlenkung der Drehbewegung vorzugsweise ein Winkelgetriebe eingesetzt, wenn der Antriebsmotor und die Drehachse der Wickeltrommel nahezu rechtwinklig zueinanderstehen. Bei stumpfen Winkeln zwischen der Antriebsachse des Antriebsmotors und der Drehachse der Wickeltrommel kann auch ein Kreuzgelenk verwendet werden. Ein Anflanschen der Antriebsachse des Antriebsmotors an die Wickeltrommel ist besonders bevorzugt, wenn sich Antriebsmotor und Wickeltrommel koaxial gegenüberstehen.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Zugmittelführungen drehend gelagerte Rollen oder Räder sind. Alternativ zu einem Einsatz von starren Zugmittelführungen wie z. B. Zapfen, Bolzen oder Stiften, wobei diese vorzugsweise gleitbeschichtet sein sollten, um die an den Führungen entstehenden Reibungsverluste zu reduzieren, können drehende Zugmittelführungen verwendet werden, um die Reibungsverluste noch weiter reduzieren zu können. Die Lagerung der Rollen oder der Räder erfolgt über geeignete Befestigungsvorrichtungen, die an der Karosserieklappe montiert sind und eine Rotation der Rollen oder Räder ermöglichen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Drehachsen der Rollen oder Räder weitestgehend parallel zur Schwenkachse der Klappe stehen.
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Befindet sich die an der Karosserie schwenkbar gelagerte Klappe z. B. in einer Schließstellung, so bildet der Zugmittelabschnitt vor den Zugmittelführungen mit dem Zugmittelabschnitt nach den Zugmittelführungen einen stumpfen Winkel größer als 90° und kleiner als 180°. Soll die Klappe nun von ihrer Schließstellung in eine Offenstellung gebracht werden, wird das Zugmittel aufgewickelt, wodurch die Klappe bewegt wird. Erreicht die an der Klappe angeordnete Antriebseinrichtung, insbesondere die Drehachse deren Wickelrolle, durch die Schwenkbewegung die gleiche Höhe wie die karosseriefeste Einspannung des Zugmittels, so ist das Zugmittel geradlinig gestreckt. Um die Klappe weiter in Richtung ihrer Offenstellung zu bewegen, ist es notwendig, ein Umschlagen des Zugmittels zu ermöglichen, so dass zwischen dem Zugmittelabschnitt vor den Zugmittelführungen und dem Zugmittelabschnitt nach den Zugmittelführungen ein überstumpfer Winkel größer 180° und kleiner als 360° entsteht.
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Bezüglich der Zugmittelführungen kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Zugmittelführungen relativ zur Wagenlängsrichtung horizontal versetzt sind. Durch einen erfindungsgemäßen horizontalen Versatz der Zugmittelführungen relativ zur Wagenlängsrichtung ergibt sich die Möglichkeit einer flexiblen Einbauanordnung der karosseriefesten Zugmittelführungen.
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Eine Variante der Erfindung kann vorsehen, dass das Zugmittel ein Riemen, ein Seil oder eine Kette ist. Grundsätzlich können Zugmittel zur Übertragung von Bewegungen und Kräften dienen, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Drehbewegung einer Antriebsachse eines Antriebsmotors in eine Schwenkbewegung einer an einer Karosserie angebrachten Klappe umwandelt wird. Diese Übertragung erfolgt durch das Auf- bzw. Abwickeln des Zugmittels. Im Rahmen der Erfindung ist zu beachten, dass bei vorgegebener Mindestbruchkraft ein Riemen oder eine Kette in der Regel einen größeren Durchmesser als ein vergleichbares Seil aufweist und bei einlagigem Wickeln des Zugmittels auf die Wickeltrommel entsprechend größere Wickeltrommeln benötigt werden. Bevorzugt verläuft das Zugmittel in einem genügend großen Hohlraum oder in einer ausreichend großen Aussparung in der Karosserieklappe.
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Beim Einsatz eines kraftschlüssigen Zugmittels ist das übertragbare Drehmoment davon abhängig, welche Zugmittelreibung und Anpresskraft auf das Zugmittel wirken. Bei großen zu übertragenden Drehmomenten kann es daher vorkommen, dass das Zugmittel in Zugrichtung durchrutscht, wodurch eine Schlupfbewegung des Zugmittels entsteht. Dadurch ist keine winkelgenaue bzw. synchrone Übertragung möglich.
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Deswegen ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass das Zugmittel mit den Zugmittelführungen formschlüssig in Eingriff steht. Wird ein Seil, ein Band oder ein Riemen als Zugmittel eingesetzt, ist der Einsatz von gleit- oder kugelgelagerten Rollen aus Metall oder Kunststoff als Zugmittelführungen vorteilhaft.
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Der Riemen kann beispielsweise ein Zahn- oder Rillenriemen sein, der wiederum mit einer entsprechend geformten gleit- oder kugelgelagerten Riemenscheibe, die als Zugmittelführungen eingesetzt werden, formschlüssig in Eingriff steht.
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Es kann allerdings auch eine Kette eingesetzt werden, wobei man in diesem Fall geeignete Kettenräder als Zugmittelführungen verwendet.
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Steht das Zugmittel mit den Zugmittelführungen formschlüssig in Eingriff, erhält man eine möglichst präzise Bewegung des Zugmittels und somit eine möglichst hohe Effizienz der Antriebseinrichtung bezüglich ihrer Kraftübertragung, da eine Relativbewegung senkrecht zur Zugrichtung und ein möglicher Schlupf in Zugrichtung verringert wird. Ein Formschluss kann dabei sowohl über eine Nut als auch über eine entsprechende Zahnung hergestellt werden. In jedem Fall wird allerdings nur ein Zugmittel mit geeigneter Spannung benötigt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Klappe einer Karosserie mit integrierter Antriebseinrichtung in einer Schließstellung in einer perspektivischen Ansicht von schräg hinten,
- 2 eine Klappe einer Karosserie mit integrierter Antriebseinrichtung in einer Offenstellung in einer perspektivischen Ansicht von schräg hinten, und
- 3 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst ein Kraftfahrzeug 1 eine Karosserie 2 und eine an der Karosserie 2 über zwei Scharnierverbindungen 3 schwenkbar gelagerte Klappe 4. Über eine Antriebseinrichtung 5, die der Klappe 4 zugeordnet ist, kann diese automatisch bewegt werden. Die Antriebseinrichtung 5 umfasst wie dargestellt einen Antriebsmotor 6, eine Wickeltrommel 7 und ein Zugmittel 8.
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In der gezeigten Darstellung von 1 befindet sich die Klappe 4 in einer Schließstellung und kann durch eine Öffnungsbewegung A in eine Offenstellung gebracht werden. Umgekehrt befindet sich die Klappe 4 in 2 in einer Offenstellung und kann durch eine Schließbewegung B in die Schließstellung, wie in 1 dargestellt, bewegt werden. Dadurch entsteht in 2 eine an einer Schwenkachse C gespiegelte Darstellung der Antriebseinrichtung 5.
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Bei einer karosserieseitigen Einspannung 9 des Zugmittels 8 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Befestigung des Zugmittels 8 durch geeignete Einspannelemente, die im oberen Bereich der Karosserie 2 angebracht sind. Von dort aus führt das Zugmittel 8 in Richtung der an der Karosserie 2 schwenkbar angebrachten Klappe 4 und wird zunächst über zwei zur Wagenquerrichtung vertikal und zur Wagenlängsrichtung horizontal versetzte Zugmittelführungen 10 gelenkt.
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Man sieht zudem, dass die Scharnierverbindungen 3, mit deren Hilfe die Klappe 4 schwenkbar an der Karosserie 2 angebracht ist, sowohl der Karosserie 2 als auch der Klappe 4 zugeordnet sind. Zudem ist aus 1 und 2 ersichtlich, dass alle Elemente der Antriebseinrichtung 5 klappenseitig montiert sind. Dadurch wird weder zwischen Karosseriedach und Fahrzeughimmel noch im Bereich der C- oder D-Säule Bauraum für die Antriebseinrichtung 5 benötigt.
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Die in 3 schematisch gezeigte Antriebseinrichtung 5 verdeutlicht nun die Bewegungsübertragung von dem Antriebsmotor 6 auf die Wickeltrommel 7 sowie die durch das Aufwickeln des Zugmittels 8 entstehende Hebelwirkung.
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Wird dem Antriebsmotor 6 Energie zugeführt, dreht dessen Antriebsachse. Die an die Antriebsachse des Antriebsmotors 6 angeflanschte Wickeltrommel 7 wickelt infolgedessen das Zugmittel 8 auf. Durch das Aufwickeln verkürzt sich das Zugmittel 8. Die dadurch entstehende Zugkraft greift an der Einbauposition des Antriebsmotors 6 bzw. der Wickeltrommel 7 an und wird auf einen Hebelarm 12 zwischen Scharnierverbindung 3 und Wickeltrommel 8 übertragen, wodurch die Klappe 4 von einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegt wird.
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Das Zugmittel 8, welches karosserieseitig in der Einspannung 9 fixiert ist, wird über die Zugmittelführungen 10 und 11 gelenkt. Bewegt sich die Klappe 4 nun von einer Schließstellung in eine Offenstellung, erreicht die Klappe 4 zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Position, in der die Antriebseinrichtung 5 bzw. die Drehachse der Wickeltrommel 7 und die Einspannung 9 auf gleicher Höhe liegend.
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Durch die entsprechende Positionierung der Zugmittelführungen 10 und 11 erfolgt in dieser Position ein Umschlagen des Zugmittels 8, so dass ab diesem Zeitpunkt die Zugmittelführung 11 das Umlenken des Zugmittels 8 übernimmt. Ab diesem Zeitpunkt bildet das Zugmittel 8 vor den Zugmittelführungen 10 und 11 und das Zugmittel 8 nach den Zugmittelführungen 10 und 11 einen überstumpfen Winkel größer als 180° und kleiner als 360°.
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Soll die an der Karosserie 2 schwenkbar gelagerte Klappe 4 anschließend von einer Offenstellung in eine Schließstellung bewegt werden, ist es ausreichend, wenn der Antriebsmotor bzw. die an ihn angeflanschte Wickeltrommel 7 sich in entgegengesetzter Richtung bewegt und somit dafür sorgt, dass das Zugmittel 8 von der Wickeltrommel 7 abgewickelt wird. Dabei ist zu beachten, dass auch beim Abwickeln das Zugmittel 8 ununterbrochen gespannt bleibt, um ein ruckartiges Absacken der Klappe 4 zu vermeiden.