DE10241737A1

DE10241737A1 - Rastgesperre für eine Fahrzeugaußenspiegelschwenklagerung

Info

Publication number: DE10241737A1
Application number: DE2002141737
Authority: DE
Inventors: Alexander Pirner
Original assignee: Odelo GmbH
Current assignee: SMR Patents SARL
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: AU2003269701A1; DE10241737B4; WO2004024504A1; DE10393743D2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rastgesperre, für eine Fahrzeugaußenspiegelschwenklagerung, mit zwei Sperrrichtungen zwischen einem am Fahrzeug drehsteif befestigten Bolzen als Sperrstück und einer am Fahrzeugaußenspiegelgehäuse angeordneten - auf dem Bolzen gelagerten - Schwenkhülse, als federnd aushebender Sperrer, wobei die Ausheberichtung radial zur Mittellinie des Bolzens orientiert ist. Dazu weist das Sperrstück mindestens drei radial über die Außenkontur des Bolzens überstehende Sperrelemente auf. Zudem ist die Schwenkhülse mit mindestens drei Einzelsperrern, wobei jeder Einzelsperrer aus je zwei - jeweils die Innenkontur der Schwenkhülse nach innen überragende - paarweise angeordneten Sperrerelementen besteht. Jeweils ein Paar der Sperrerelemente umgreift in mindestens einer definierten Schwenkposition jeweils ein Sperrelement rastend form- und kraftschlüssig mit mindestens zwei Flächen -, Linien- oder Punktanlagen. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Rastgesperre entwickelt, das bei einfachen Bauteilformen ein dauerhaft bruchsicheres Bedienen ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rastgesperre, für eine Fahrzeugaußenspiegelschwenklagerung, mit zwei Sperrrichtungen zwischen einem am Fahrzeug drehsteif befestigten Bolzen als Sperrstück und einer am Fahrzeugaußenspiegelgehäuse angeordneten – auf dem Bolzen gelagerten – Schwenkhülse als federnd aushebender Sperrer, wobei die Ausheberichtung radial zur Mittellinie des Bolzens orientiert ist.

Aus der DE 296 21 153 U1 ist ein Außenspiegelgelenk bekannt, das auf einem motorisch schwenkbaren Bolzen ein Außenspiegelgehäuse über ein Rastgesperre lagert. Bei einer über den Außenspiegel eingeleiteten, die Ausrastkraft des Rastgesperres überwindenden Schwenkbewegung wird das Außenspiegelgehäuse gegenüber dem Bolzen verschwenkt. Der federnd aushebende Sperrer besteht hierbei aus zwei den Bolzen als Sperrstück umgreifende viertelkreisförmige, blattfederartige Elemente.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde ein Rastgesperre für eine Fahrzeugaußenspiegelschwenklagerung zu entwickeln, dessen relativ zueinander verschwenk baren Bauteile einfache Bauformen haben, eine einfache Montage zulassen und ein dauerhaft bruchsicheres Bedienen ermöglichen.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu weist das Sperrstück der Rastsperre mindestens drei radial über die Außenkontur des als Sperrstück dienenden Bolzens überstehende Sperrelemente auf. Zudem ist die Schwenkhülse ein Mehrfachsperrer mit mindestens drei Einzelsperrern, wobei jeder Einzelsperrer aus je zwei - jeweils die Innenkontur der Schwenkhülse nach innen überragende – paarweise angeordneten Sperrerelementen besteht. Jeweils ein Paar der Sperrerelemente umgreift in mindestens einer definierten Schwenkposition jeweils ein Sperrelement rastend form- und kraftschlüssig mit mindestens zwei Flächen-, Linien- oder Punktanlagen.

Bei diesem Rastgesperre, einem Zahngesperre, schwenkt der Mehrfachsperrer um das beim Rastvorgang ortsfeste Sperrstück in Form des das Spiegelgehäuse lagernden Bolzens. Das Rastgesperre hat zumindest in der Grundstellung eine vorgegebene Sperrlage. In dieser Sperrlage wird der Mehrfachsperrer mit einer begrenzten Haltekraft fixiert. Der Mehrfachsperrer ist ein weitgehend rohrförmiger, elastischer und geschlossener Ring, der beim Aus- und Einrasten temporär elastisch verformt wird. Der Ring hat keinerlei Schlitze oder scharfkantige Kerben, die eine vorzeitige Rissbildung verursachen könnten.

Das Sperrstück ist beispielsweise aus einem formsteifen Werkstoff gefertigt. Es hat über eine Grundkontur überstehende Sperrelemente. Diese können Zähne, Stege, Noppen oder dergleichen sein. Werden Zähne verwendet können diese eine Trapezform, eine Halbrundform, eine Evolventenform und andere Formen einneh men. Die Zähne können hierbei gerad-, schräg oder pfeilverzahnt sein.

In den Sperrer sind Lücken eingearbeitet, die die Sperrelemente – zumindest in einer Grundstellung – aufnehmen. Die Lückenflanken oder -ränder bilden die paarweise angeordneten Sperrerelemente. Zwei Sperrerelemente mit gegenüberliegenden, einander zugewandten Lückenflanken oder – rändern bilden einen Einzelsperrer. Je eine Lückenflanke- oder rand kann z.B. Teil eines Sperrerzahnes, eines Sperrersteges oder Sperrernoppens sein.

Die Anzahl der Einzelsperrer muss nicht mit der Anzahl der Sperrelemente übereinstimmen. Beispielsweise sind das Sperrstück und der Sperrer nur bezüglich der geometrischen Form vergleichbar mit einer über eine Keilverzahnung verbundenen Welle und Nabe, wobei bei beiden ein Teil der Zähne weggelassen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles.
1: Fahrzeugaußenspiegelmodul von der Spiegelseite aus betrachtet;
2: wie 1, aber in der Draufsicht;
3: wie 2, aber im Horizontalschnitt;
4: Rastgesperre im Längsschnitt;
5: Rastgesperre im Querschnitt und Grundstellung;
6: Rastgesperre im Verformungszustand;
7: Rastgesperre in Einklappstellung;
8: Rastgesperre in Ausklappstellung;
9: Rastgesperre mit polygonalem Bolzen.
Die 1 zeigt ein Fahrzeugaußenspiegelmodul, das u.a. aus einem Spiegelgehäuse (40), einem Spiegelglas (45), und einer Fußabdeckung (16) eines erst in 3 dargestellten Spiegelfusses (10) besteht.
In der 3 sind Teile des Spiegelmoduls im Horizontalschnitt dargestellt. Das Spiegelmodul ist über den Spiegelfuß (10) am Fahrzeug, z.B. jeweils an den Fahrer- und Beifahrertüren, befestigt. Der Spiegelfuß (10) hat einen Kragarm (11), der annähernd waagerecht schräg nach hinten über die Fahrzeugaußenkontur übersteht. Hier verjüngt sich beispielsweise der Kragarm (11) zu seinem freien Ende hin. Im Bereich des freien Endes weist der Kragarm (11) einen Bolzen (20) auf, dessen Mittellinie (8) beispielsweise zumindest annähernd normal zur Fahrbahnoberfläche orientiert ist.
Der Bolzen (20), der eine zentrale Bohrung (22) hat, ragt gemäß 4 z.B. vertikal nach oben. Die Bohrung (22) hat einen Durchmesser, der z.B. 2/3 des Durchmessers der Außenkontur (23) des Bolzens (20) beträgt. Der Spiegelfuß (10) hat um die Außenkontur (23) des Bolzens (20) herum eine beispielsweise ringförmige, normal zur Mittellinie (8) ausgerichtete Auflagefläche (12). Am oberen, freien Ende des Bolzens (20) befindet sich in der radialen Außenkontur (23) eine Nut (27), in der ein Sicherungsring (29) zur axialen Fixierung einer auf dem Bolzen (20) gelagerten Schwenkhülse (50) dient.
An seiner Außenkontur (23) trägt der Bolzen (20) drei Sperrelemente (31, 34, 37). Jedes Sperrelement (31-37) ist hier z.B. ein Sperrzahn mit einem trapezförmigen Einzelquerschnitt. Die Zahnflanken des einzelnen Sperrzahnes (31-37) schließen einen Winkel von z.B. 44° ein, wobei der Winkelschnittpunkt außerhalb der Außenkontur (23) des Bolzens (20) liegt. Der Kopfkreis der Sperr zähne (31-37) liegt um ca. 12% über dem Durchmesser der Außenkontur (23) des Bolzens (20). Die mittlere Zahnbreite beträgt ca. 18% des Durchmesser der Außenkontur (23) des Bolzens (20).
Die Sperrzähne (31, 34, 37) sind auf dem Umfang um jeweils 120° versetzt verteilt. Der – von der Fahrzeugmitte aus gesehen – äußerste Sperrzahn (31), vgl. 3, schließt mit der Fahrtrichtung (9) – gemessen im Gegenuhrzeigersinn – z.B. einen Winkel von ca. 92° ein.
Das Spiegelgehäuse (40), das das in 1 dargestellte Spiegelglas (45) entlang seinem äußeren Rand (46) und an seiner Rückseite umfasst, hat z.B. im Bereich seines Massenschwerpunkts einen Befestigungssteg (41), vgl. 3, über den es mit einem Spiegelträger (42), beispielsweise durch Verschrauben, formsteif verbunden ist. Der Spiegelträger (42), im Ausführungsbeispiel ein filigranes Bauteil, stützt sich am Bolzen (20) mittels der Schwenkhülse (50) ab. Diese Schwenkhülse (50) ist in den 3 und 5 – 9 jeweils in einzelnen Horizontal schnitten dargestellt. 5 zeigt die gleiche Orientierung wie in 3. Beide Darstellungen bilden die Grundstellung der Schwenkhülse (50) relativ zum Bolzen (20) ab.
Die Schwenkhülse (50), die z.B. aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist, hat bereichsweise eine zylindrische Außenkontur (53), die im Übergangsbereich (54) zum Spiegelträger (42) prismatisch verbreitert ist. Der Fußbereich der Verbreiterung erstreckt sich über ca. 25 des äußeren Schwenkhülsenumfangs. Er liegt nach 3 und 6 weitgehend im vierten Quadranten der Darstellung. Über die weitgehend zylindrische Außenkontur (53) ragt ein ringscheibenförmiges, flanschartiges Versteifungselement (55) über. Circa 3/5 der Höhe der Schwenkhülse (50) erstreckt sich oberhalb des Versteifungsele ments (55). Nach unten steht sie z.B. um ca. 1/5 über das Versteifungselement (55) heraus. Die Höhe der Schwenkhülse (50) beträgt hierbei beispielsweise ca. 60% des Durchmessers der Außenkontur (53).
Die Schwenkhülse (50) weist z.B. eine zentrale Ausnehmung (57) mit z.B. bereichsweise zylindrischen Wandungsabschnitten auf, deren Mittellinie ebenfalls identisch ist mit der Schwenkachse (8) des Spiegelgehäuses (40). Hier ist der Durchmesser der Ausnehmung (57) so groß gewählt, das die minimale Wandstärke der Schwenkhülse (50) ca. 10 ihres Außendurchmessers beträgt. Die Innenkontur (56) der Schwenkhülse (50), die nicht zwingend eine Bohrungswandung sein muß, weist drei über die Bohrungswandung nach innen überstehende Einzelsperrer (61, 64, 67) auf. Jedr Einzelsperrer (61-67) besteht aus zwei, paarweise nebeneinander angeordneten Sperrerelementen (72,73; 75,76; 78,79). Die Sperrerelemente (72,73; 75,76; 78,79) sind auch hier beispielweise Sperrerzähne. Je ein Paar Sperrerzähne (72,73; 75,76; 78,79) flankiert einen Sperrzahn (31, 34, 37) form- und kraftschlüssig beidseitig in der Grundstellung (2) der Schwenkhülse (50). Die Sperrzähne (31, 34, 37) des Bolzens (20) sitzen also flankenzentriert jeweils zwischen zwei Sperrerzähnen (72,73; 75,76; 78,79) des entsprechenden Einzelsperrers (61, 64, 67).
Die Zahnhöhen und die Flankenwinkel der Sperrerzähne (72,73; 75,76; 78,79) entsprechen ca. den entsprechenden Größen der Sperrzähne (31, 34, 37). Die Zahnbreite der Sperrerzähne (72,73; 75,76; 78,79) ist um ca. 37 kleiner als die Zahnbreite der Sperrzähne°(31, 34, 37). Die tragende Zahnhöhe, also die Differenz aus dem Kopfradius der Sperrzähne und dem Kopfradius der Sperrerzähne entspricht ca. 50% der Sperrzahnhöhe. Zwischen je zwei Außenflanken der Sperrerelemente (72,73; 75,76; 78,79) bzw. der benachbarten Sperrerzahnpaare wird ein Freiraumwinkel (58) von ca. 80° eingeschlossen. In diesen Bereichen (59) befindet sich im Ausführungsbeispiel die Wandung der zentralen Ausnehmung (57).
Wird nun das Spiegelgehäuse (40) gegenüber dem Spiegelfuß (10) entgegen der Fahrtrichtung (9) manuell oder im Rahmen eines Kollisionsfalls belastet, gleiten die linken Flanken der durch die im Gegenuhrzeigersinn bewegten Sperrerzähne (72, 75, 78) entlang der rechten Flanken der Sperrzähne (31, 34, 37). Aufgrund der Elastizität der Schwenkhülse (50) weitet sich diese im Einzelsperrerbereich – besonders in der Zone der sich gegenseitig berührenden Zähne – auf, während die Hülsenwandung zwischen diesen Bereichen (59) teilweise eingezogen wird. Das Maximum der Verformung ist erreicht, wenn die Zahnköpfe der belasteten Sperrerzähne (72, 75, 78) auf den Sperrzahnköpfen aufliegen, vgl. 6. Die Schwenkhülse (50) hat nun einen polygonähnlichen, verformten Querschnitt. Das hierfür notwendige Ausrastmoment beträgt z.B. ca. 12 Nm. Das Ausrastmoment wird u.a. durch die Wandstärke der Hülsenwandung und den Flankenwinkel der Sperr- und Sperrerzähne dimensionierbar vorgegeben.
Gegebenenfalls können auch in der Wandung des Bolzen (20) unterhalb der Sperrzähne (31-37) z.B. elliptische Ausnehmungen (28) bzw. mittellinienparallele Kanäle angeordnet sein, vgl. 8, so dass die Sperrzähne (31-37) bei einer auf die Schwenkhülse (50) wirkenden Schwenkbelastung radial zusätzlich oder auch alternativ zu den Sperrerzähnen (72,73; 75,76; 78,79) nachgeben können.
Die Ausrastbewegung ist in der Regel erst beendet, wenn die belasteten Sperrerzähne (72, 75, 78) mit ihren rechten Flanken an den linken Flanken der Sperrzähne (31, 34, 37) herunterrutschen bzw. -schnappen, vgl. 7. Nun befinden sich die Sperrerzähne (72,73; 75,76; 78,79) paarweise in den Freiraumberei- chen (59) zwischen den Sperrzähnen (31, 34, 37). Die Schwenk hülse (50) hat wieder ihre zylindrische Form eingenommen. Unter Ausnutzung des Freiraumwinkels (58) kann das Siegelgehäuse (40) bis zur nächsten Flankenanlage weitergeschwenkt werden. Ggf. können dort die Einzelsperrer (61, 64, 67) in den Schwenkpoitionen (3) oder (4) durch Schwenken über die Sperrzähne (31, 34, 37) verrasten.
Um eine längere Zahnkopfauflage zu vermeiden, können die Zahnprofile an den Übergangsstellen zwischen den Zahnflanken und den Zahnköpfen abgerundet oder abgeschrägt werden. Das kann an den Sperr- und/oder Sperrerzähnen erfolgen. Um ein Weiterschwenken der Sperrerzähne (72,73; 75,76; 78,79) im Freiraumbereich zu dämpfen, könnte z.B. der Durchmesser der Außenkontur (23) des Bolzens (20) im Bereich zwischen den Sperrzähnen (31, 34, 37) und innerhalb des Freiraumwinkels (59) bereichsweise vergröl3ert werden, damit die Sperrerzahnköpfe dort bremsend entlangreiben können. Der gesamte Schwenkbereich beträgt z.B. ± 100 Winkelgrade.
Wird das Spiegelgehäuse (40) entgegen der Fahrtrichtung (9) belastet, bewegt sich die Schwenkhülse (50) gegenüber dem Bolzen (20) im Uhrzeigersinn, vgl. 8.
In 9 ist ein Bolzen (21) dargestellt, der anstelle des rohrförmigen Querschnitts eine dreieckige oder polygonale uerschnittsaußenkontur (24) aufweist.
Die in den 3 und 5 – 9 dargestellten Sperr- bzw. Sperrerzähne können mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung versehen sein oder nur mit einem sog. Verschleißaufmaß für eine bestimmte Belastungsanzahl ausgestattet sein.

1: Ausheberichtung, radial
2: Schwenkposition, Grundstellung
3: Schwenkposition, Einklappstellung, zurückgeklappt
4: Schwenkposition, Ausklappstellung, vorwärtsgeklappt
8: Schwenkachse, Mittellinie des Bolzens
9: Fahrtrichtung
10: Spiegelfuß
11: Kragarm
12: Auflagefläche
16: Spiegelabdeckung
20: Bolzen, Sperrstück
21: Bolzen aus Figur 9
22: Bohrung, zentral
23: Außenkontur
24: Querschnittsaußenkontur aus Figur 9
27: Nut
28: Ausnehmungen
29: Sicherungsring
31,34,37: Sperrelemente, Sperrzahn
40: Spiegelgehäuse, Fahrzeugaußenspiegelgehäuse
41: Befestigungssteg
42: Spiegelträger
45: Spiegelglas
46: Spiegelrand
47: Einfassung
50: Schwenkhülse, Mehrfachsperrer
53: Außenkontur
54: Übergangsbereich
55: Versteifungselement
56: Innenkontur
57: Ausnehmung
58: Freiraumwinkel
59: Freiraumbereiche
61,64,67: Einzelsperrer
72, 73: Sperrerelemente, Sperrerzähne
75, 76: Sperrerelemente, Sperrerzähne
78, 79: Sperrerelemente, Sperrerzähne

Claims

Rastgesperre, für eine Fahrzeugaußenspiegelschwenklagerung, mit zwei Sperrrichtungen zwischen einem am Fahrzeug drehsteif befestigten Bolzen als Sperrstück und einer am Fahrzeugaußenspiegelgehäuse angeordneten – auf dem Bolzen gelagerten – Schwenkhülse als federnd aushebender Sperrer, wobei die Ausheberichtung radial zur Mittellinie des Bolzens orientiert ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Sperrstück mindestens drei radial über die Außekontur (23) des Bolzens (20) überstehende Sperrelemente (31, 34, 37) aufweist, – dass der Sperrer ein Mehrfachsperrer mit mindestens drei Einzelsperrern (61, 64, 67) ist, wobei der Einzelsperrer (61, 64, 67) aus je zwei – jeweils die Innenkontur (56) der Schwenkhülse (50) nach innen überragende – paarweise angeordneten Sperrerelementen (72,73; 75,76; 78,79) besteht, und – dass jeweils ein Paar der Sperrerelemente (72,73; 75,76; 78,79) in mindestens einer definierten Schwenkposition (2) jeweils ein Sperrelement(31, 34, 37) rastend form- und kraftschlüssig mit mindestens zwei Flächen-, Linien- oder Punktanlagen umgreifen.
Rastgesperre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (56) der Schwenkhülse (50) außerhalb der Sperrerelemente (72,73; 75,76; 78,79) weniger weit von der Mittellinie (8) des Bolzens (20) entfernt ist, als die maximalen radi alen Begrenzungen der über die Außenkontur (23) des Bolzens (20) überstehenden Sperrelemente (31, 34, 37).
Rastgesperre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einzelsperrer (61, 64, 67) aus einem Paar zweier formgleicher Sperrerelemente (72,73; 75,76; 78,79) besteht, die zur jeweiligen Aufnahme eines Sperrelementes (31, 34, 37) eine Lücke bilden.
Rastgesperre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrelemente (31, 34, 47) und die Sperrerelemente (72,73; 75,76; 78,79) Zähne sind, deren Zahnflankenwinkel größer als 20 Winkelgrade sind.
Rastgesperre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke der Schwenkhülse (50) kleiner als 15% ihres Außendurchmessers ist.
Rastgesperre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (8) des Bolzens (50) als Schwenkachse des Spiegelgehäuses (40) zumindest annähernd normal zur Fahrbahnoberfläche ausgerichtet ist.