DE10334719A1

DE10334719A1 - Einrichtung zum Verstellen eines Schließelements, insbesondere einer Tankklappe

Info

Publication number: DE10334719A1
Application number: DE2003134719
Authority: DE
Inventors: Ulrich Vierbacher
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

Einrichtung zum Verstellen eines Schließelements, insbesondere einer Tankklappe (1), das mit einem Tragkörper (3) verbunden ist, der über eine Zapfen-Kulissenführung (11) gegenüber einem ortsfesten Stützelement (2) aus einer eine Öffnung (15) verschließenden Schließlage axial verstellbar und danach oder gleichzeitig in eine die Öffnung (15) zumindest größtenteils freigebende Offenlage schwenkbar ist. Auf oder in einem zylindrischen Umfangsbereich (5) des Tragkörpers (3) ist ein Drehteil (8) von einem Motorantrieb (10) verdrehbar, das axial ortsfest abgestützt ist und von dem Drehteil bzw. von einem damit verbundenen Bauteil (19) oder von dem Tragkörper radial ein Bolzen (18) absteht, der in eine radiale Führungsausnehmung (17) an dem anderen Teil, am Tragkörper (3) oder an dem Drehteil eingreift, wobei die Führungsausnehmung (17) mit einer axialen Steigung über einen Umfangsbereich des betreffenden Tragkörpers (3) oder Drehteiles bzw. Bauteiles verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen eines Schließelements, insbesondere einer Tankklappe, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Einrichtung weist in der DE 199 35 454 A1 ein als Tankdeckel eines Kraftfahrzeugs ausgebildetes Schließelement auf, das durch Verdrehen eines Drehringes an der Einfüllöffnung eines Tankbehälters über einen mit einer Steuerkulisse zusammenwirkenden Befestigungszapfen axial von der Einfüllöffnung abhebt und dann über einen mit einer Steuernut zusammenwirkenden Führungsstift um die Achse des Befestigungszapfens seitlich von der Einfüllöffnung weg schwenkt. Zum Öffnen und Schließen des Tankdeckels wird der Drehring über einen aufwändigen motorischen Verstellantrieb verdreht. Beim motorischen Schließen des Tankdeckels kann es eventuell vorgekommen, dass der vermutlich lediglich unter dem Schwerkrafteinfluss an einem Schrägabschnitt des Drehringes anliegende Befestigungszapfen von dem Schrägabschnitt abhebt und dadurch der Tankdeckel nicht in seine Schließlage verstellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum Verstellen eines Schließelements mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die in einfacher Weise motorisch ein zuverlässiges Verstellen des Schließelements von der Schließlage in die Offenlage und umgekehrt ermöglicht.

Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Zur Steuerung der Axialbewegung und der Drehbewegung des Schließelements ist neben einer Zapfen-Kulissenführung eine Führungsausnehmung am Tragkörper vorgesehen, in die ein vom Drehteil oder von einem damit verbundenen Bauteil radial abstehender Bolzen eingreift. Bei einem motorischen Verdrehen des Drehteiles in den beiden entgegengesetzten Drehrichtungen kann somit über die Zapfen-Kulissenführung bzw. den Bolzen und die Führungsausnehmung eine öffnende oder schließende Kraft mittelbar oder unmittelbar an dem Schließelement bewirkt werden, wobei durch die formschlüssigen Verbindungen eine entsprechende Verstellbewegung des Schließelements erzwungen wird. Durch eine entsprechende Abstimmung der Kulissenführung der Zapfen-Kulissenführung und der Führungsausnehmung am Tragkörper, kann das Schließelement in einer gewünschten Weise axial verstellt und danach oder gleichzeitig in die betreffende Offenlage bzw. Schließlage geschwenkt werden. Die Zapfen-Kulissenführung sowie der Bolzen und die damit zusammenwirkende Führungsausnehmung können auf einfache Weise verhältnismäßig kostengünstig gefertigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 einen Querschnitt der Einrichtung durch die Mittelachse des Tragkörpers,
2 eine Stirnansicht der Einrichtung und
3 eine Draufsicht auf das als Tankklappe ausgebildete Schließelement.
Die in 1 vereinfacht dargestellte Einrichtung ist zum motorischen Verstellen einer Tankklappe 1 an einem Kraftfahrzeug 2 vorgesehen und weist einen Tragkörper 3 auf, der über einen stirnseitig von dem Tragkörper 3 abstehenden Verbindungsbolzen 4 mit der Tankklappe 1 verbunden ist. Der Tragkörper 3 weist zumindest bereichsweise einen zylindrischen Außenumfang 5 auf, der in einer entsprechenden Ausnehmung 6 am Kraftfahrzeug 2 bzw. an einem daran abgestützten Gehäuse axial verstellbar und um die Achse 7 der Ausnehmung 6 drehbar aufgenommen ist. Auf dem zylindrischen Außenumfang 5 oder auf einem anderen zylindrischen Umfangsbereich des Tragkörpers 3 ist ein axial fixiertes Schneckenrad 8 drehbar angeordnet, das in einem Zahneingriff mit einer Antriebsschnecke 9 steht, die von einem in 2 vereinfacht dargestellten Motorantrieb 10 angetrieben ist.
In 1 ist weiterhin erkennbar, dass in dem zylindrischen Außenumfang 5 des Tragkörpers 3 eine Kulissenführung 11 ausgebildet ist, die einen parallel zur Achse 7 verlaufenden Axialbereich 12 aufweist. An das von der Tankklappe 1 abgewandte Ende des Axialbereiches 12 schließt sich eine in Umfangsrichtung des Tragkörpers 3 verlaufende Umfangsnut 13 an, die zusammen mit dem Axialbereich 12 und einem die Umfangsnut 13 mit dem Axialbereich 12 verbindenden kreisbogenförmigen Übergangsbereich 22 die Kulissenführung 11 bildet. In die Kulissenführung 11 greift ein Zapfen 14 radial ein, der ortsfest angeordnet ist. Befindet sich die Tankklappe 1 wie in der Figur dargestellt in ihrer Schließlage, in der die Tankklappe 1 eine in 3 erkennbare Öffnung 15 in einer beispielsweise seitlichen Außenwand 16 des Kraftfahrzeugs verschließt, befindet sich der Zapfen 14 wie in 1 dargestellt an dem der Tankklappe 1 zugewandten Endbereich des Axialbereiches 12 der Kulissenführung 11. Der Zapfen 14 und die Kulissenführung 11 bilden zusammen eine Zapfen-Kulissenführung. In dem zylindrischen Außenumfang 5 oder in einem anderen zylindrischen Außenbereich des Tragkörpers 3 ist eine radiale Führungsausnehmung 17 ausgebildet, die mit einer axialen Steigung über einen Umfangsbereich des Tragkörpers 3 insgesamt gekrümmt verläuft. In die Führungsausnehmung 17 greift radial ein Bolzen 18 ein, der von einem Bauteil 19 radial nach innen absteht, das auf einem zylindrischen Außenbereich des Tragkörpers 3 verdrehbar angeordnet und axial beispielsweise über die angedeuteten Schraub- und Stiftverbindungen 20, 21 mit dem Schneckenrad 8 verbunden ist. In der dargestellten Schließlage der Tankklappe 1 befindet sich der Bolzen 18 in dem der Tankklappe 1 zugewandten Endbereich der Führungsausnehmung 17.
Wird der Motorantrieb 10 zum Öffnen der geschlossenen Tankklappe 1 in Betrieb gesetzt, dreht die Antriebsschnecke 9 das Schneckenrad 8 und die Achse 7. Über den in die Führungsausnehmung 17 im Tragkörper 3 eingreifenden Bolzen 18 wird an dem Tragkörper 3 eine Kraft F bewirkt, die in Achsrichtung die Kraftkomponente FA und in Umfangsrichtung die Kraftkomponenten FU aufweist. Die Kraftkomponente FU kann den Tragkörper 3 nicht um die Achse 7 verdrehen, da der in den Axialbereich 12 der Kulissenführung 11 eingreifende Zapfen 14 dies verhindert. Die axiale Kraftkomponente FA kann den Tragkörper 3 axial in der Figur nach rechts verstellen, bis der in dem Axialbereich 12 entlang gleitende Zapfen 14 das in der Figur linke Ende des Axialbereiches 12 bzw. den kreisbogenförmigen Übergangsbereich 22 zur Umfangsnut 13 erreicht hat. Dabei wird die Tankklappe 1 aus einer mit der Außenwand 16 des Kraftfahrzeugs 2 bündigen Schließlage axial nach außen über die Außenwand 16 verstellt. Etwa nachdem der Zapfen 14 den Übergangsbereich 22 der Kulissenführung 11 erreicht hat, kann die in Umfangsrichtung wirkende Kraftkomponente FU die Tankklappe 1 in eine in 3 dargestellte Öffnungslage etwa um 120 Grad verschwenken. Dabei gleitet der Zapfen 14 entlang der in Umfangsrichtung verlaufenden Umfangsnut 13. Während der Zapfen 14 den Übergangsbereich 22 der Kulissenführung 11 entlang gleitet, führt die Tankklappe 1 gleichzeitig eine kleine Axialbewegung und eine kleine Drehbewegung um die Achse 7 aus. Befindet sich der Zapfen 14 in der Umfangsnut 13, kann die axiale Kraftkomponente FA eine axiale Verstellbewegung des Tragkörpers 3 nicht mehr bewirken, da dies der in die Umfangsnut 13 eingreifende Zapfen 14 verhindert.
In der Öffnungslage der Tankklappe 1 kann ein nicht dargestelltes Einfüllrohr eventuell nach dem manuellen oder automatischen Entfernen eines eine Einfüllöffnung 23 an einem Tankbehälter verschließenden Tankdeckels an die in 3 dargestellte Einfüllöffnung 23 herangeführt und Kraftstoff über die Einfüllöffnung 23 in den Tankbehälter eingefüllt werden. Ein Tankdeckel kann auch entfallen, wenn die Tankklappe 1 die Einfüllöffnung 23 verschließen kann.
Nach dem manuellen oder automatischen Tanken in den Tankbehälter kann die Einfüllöffnung 23 manuell oder automatisch geschlossen werden.
Der Schließvorgang der Tankklappe 1 erfolgt motorisch in einer zu dem beschriebenen Öffnen der Tankklappe 1 umgekehrten Weise, wobei der Motorantrieb das Schneckenrad 8 in der zum Öffnen entgegengesetzten Drehrichtung antreibt. Der Motorantrieb öffnet das bei dem Ausführungsbeispiel durch eine Tankklappe 1 gebildete Schließelement auf einen Einschaltbefehl oder ein Signal einer Person oder einer Einfülleinrichtung und schließt das Schließelement auf einen Schließbefehl oder ein Signal einer Person oder einer Einfülleinrichtung oder in Abhängigkeit von einem Parameter oder der Stellung eines Verstellelements.
Um den Motorantrieb in der in 3 dargestellten Öffnungslage der Tankklappe 1 und in der 1 entsprechenden Schließlage der Tankklappe 1 jeweils selbsttätig abzuschalten, sind die in 2 dargestellten Hallsensoren 24, 25 und 26 vorgesehen, von denen die Hallsensoren 24 und 25 die Schließlage der Tankklappe 1 und der Hallsensor 26 die Öffnungslage der Tankklappe 1 erfassen. Die Hallsensoren 24 bis 26 weisen wenigstens einen beispielsweise gemeinsamen Dauermagneten an der Tankklappe 1 und Sensoren an der Karosserie des Kraftfahrzeugs 2 bzw. an einem Gehäuse der Einrichtung auf. Die Hallsensoren 24 bis 26 können keine eventuell gefährlichen Funken bilden. Sie stehen mit einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung in Verbindung, die nach der vorgesehenen Öffnungsbewegung oder Schließbewegung dann in der Offenlage bzw. Schließlage der Tankklappe 1 den Motorantrieb abschalten. In der jeweiligen Offenlage bzw. Schließlage ist die Tankklappe 1 durch eine selbsthemmende Ausbildung des Motorantriebs 10 und/oder eines nachgeschalteten Getriebes ausreichend festgehalten. Selbstverständlich kann die Tankklappe 1 beispielsweise in ihrer Schließlage von einer Verriegelungseinrichtung festgehalten sein, die manuell oder motorisch entriegelbar ist.
In den Figuren ist nicht erkennbar, dass die Tankklappe 1 von einem Federelement in die Schließlage oder in die Offenlage belastet ist. Dadurch sollen Bewegungen der Tankklappe 1 beispielsweise durch Windkräfte verhindert sein, insbesondere wenn der Bolzen 18 und der Zapfen 14 mit einem größeren Spiel in die betreffende Führungsausnehmung 17 bzw. Kulissenführung 11 eingreifen. Selbstverständlich kann das Federelement auch entfallen, insbesondere wenn ein derartiges Spiel gering oder nicht vorhanden ist.
Zwischen dem Motorantrieb und dem nachgeschalteten Getriebe bzw. Schneckengetriebe kann eine biegsame Welle angeordnet sein, die das Drehmoment des Motorantriebs auf das Getriebe bzw. Schneckengetriebe überträgt. Ebenso kann zwischen dem Motorantrieb und einem nachgeschalteten Getriebe bzw. Schneckengetriebe oder zwischen einem den Motorantrieb nachgeschalteten Getriebe bzw. Schneckengetriebe und einem Drehteil, das bei dem Ausführungsbeispiel ein Schneckenrad 8 ist, eine Rutschkupplung angeordnet sein. Der Motorantrieb der Einrichtung und ein eventuell nachgeschaltetes Getriebe sind von einem Fachmann frei wählbar. Die Einrichtung ist für Schließelemente geeignet, die beliebige Öffnungen oder Wandbereiche verschließen. Insbesondere ist die Einrichtung zum Verschließen bzw. Öffnen von beliebigen Tankanlagen an Kraftfahrzeugen geeignet, die einen gasförmigen oder flüssigen Kraftstoff aufnehmen können. Das Schließelement der Einrichtung kann auch ein Tankverschluss an der Einfüllöffnung eines Tankbehälters sein. An Stelle der bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Hallsensoren können auch andere geeignete Sensoren verwendet werden. Ebenso können Sensoren zur Erfassung der Offenlage und der Schließlage des Schließelements bzw. der Tankklappe auch nicht vorgesehen sein, beispielsweise wenn die Strom- und/oder Spannungscharakteristik des Motorantriebs ausgewertet wird und ein Anliegen des Zapfens an einem Endbereich der Kulissenführung bei aktiviertem Motorantrieb eine charakteristische Strom- und/oder Spannungsveränderung am Motorantrieb bewirkt. Bei dem Ausführungsbeispiel war das durch ein Schneckenrad gebildete Drehteil auf einem zylindrischen Umfangsbereich des Tragkörpers drehbar. Ebenso kann das Drehteil auch in einem zylindrischen Umfangsbereich des Tragkörpers drehbar angeordnet sein. Der Zapfen der Zapfen-Kulissenführung kann auch an dem Tragkörper oder an einem damit verbundenen Bauteil angeordnet sein und in eine ortsfeste Kulissenführung radial eingreifen. Der mit der Führungsausnehmung zusammenwirkende Bolzen kann auch an dem Tragkörper angeordnet sein und in eine Führungsausnehmung an einem Innenbereich des Drehteiles bzw. eines damit verbundenen Bauteiles radial eingreifen.

Claims

Einrichtung zum Verstellen eines Schließelements, insbesondere einer Tankklappe, das mit einem Tragkörper verbunden ist, der über eine Zapfen-Kulissenführung gegenüber einem ortsfesten Stützelement aus einer eine Öffnung verschließenden Schließlage axial verstellbar und danach oder gleichzeitig in eine die Öffnung zumindest größtenteils freigebende Offenlage schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder in einem zylindrischen Umfangsbereich (5) des Tragkörpers (3) ein Drehteil (8) von einem Motorantrieb (10) verdrehbar ist, das axial ortsfest abgestützt ist und von dem Drehteil bzw. von einem damit verbundenen Bauteil (19) oder von dem Tragkörper radial ein Bolzen (18) absteht, der in eine radiale Führungsausnehmung (17) an dem anderen Teil, am Tragkörper (3) oder an dem Drehteil eingreift, wobei die Führungsausnehmung (17) mit einer axialen Steigung über einen Umfangsbereich des betreffenden Tragkörpers (3) oder Drehteiles bzw. Bauteiles verläuft.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen-Kulissenführung (11) einen etwa parallel zur Achse (7) des Tragkörpers (3) verlaufenden Axialbereich (12) aufweist, an den sich in einem von dem Schließelement (1) abgewandten Endbereich eine etwa in Umfangsrichtung des Tragkörpers (3) verlaufende Umfangsnut (13) der Kulissenführung (11) anschließt.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umfangsnut (13) über einen Winkel von etwa 120 Grad in Umfangsrichtung des Tragkörpers (3) erstreckt.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (22) der Kulissenführung (11) zwischen dem Axialbereich (12) und der Umfangsnut (13) etwa kreisbogenförmig verläuft.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement (1) von einem elastischen Federelement in die Schließlage oder in die Offenlage belastet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Hallsensoren (24, 25, 26) die Offenlage und die Schließlage des Schließelements (1) erfassen und in der Offenlage und in der Schließlage des Schließelements (1) ein Abschalten des aktivierten Motorantriebs (10) bewirken.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorantrieb (10) über ein Schneckengetriebe (8, 9) das Drehteil (8) beim Öffnen des Schließelements (1) in die eine Drehrichtung und beim Schließen des Schließelements (1) in die andere Drehrichtung verdreht.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Motorantrieb und dem Schneckengetriebe eine biegsame Welle angeordnet ist, die das Drehmoment des Motorantriebs auf das Schneckengetriebe überträgt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorantrieb (10) und/oder ein nachgeschaltetes Getriebe (8, 9) selbsthemmend ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Motorantrieb und einem nachgeschalteten Getriebe oder zwischen einem dem Motorantrieb nachgeschalteten Getriebe und dem Drehteil eine Rutschkupplung angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorantrieb (10) das Schließelement (1) auf einen Einschaltbefehl oder ein Signal einer Person oder einer Einfülleinrichtung öffnet und auf einen Schließbefehl oder ein Signal einer Person oder der Einfülleinrichtung oder in Abhängigkeit von einem Parameter oder der Stellung eines Verstellelements schließt.