DE60300017T2

DE60300017T2 - Hilfsvorrichtung zum heben von fahrzeug-heckklappen

Info

Publication number: DE60300017T2
Application number: DE60300017T
Authority: DE
Inventors: Herbert Gruber
Original assignee: Multimatic Inc
Current assignee: Multimatic Inc
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: CN1273714C; MXPA03009591A; KR100758154B1; KR20040086148A; JP4268881B2; TR200401985T4; EP1373671B1; AU2003235053B2; JP2005517104A; BR0303027B1; AU2003235053A1; US6773047B2; CN1522332A; ES2227506T3; EP1373671A1; BR0303027A; WO2003067010A1; DE60300017D1; US20040108743A1; ATE272777T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft schwenkbare Verschlussklappen an Fahrzeugen, insbesondere Verschlussklappen wie beispielsweise Fahrzeugheckklappen, die an ihrer Unterkante drehen und beträchtliche Anstrengungen seitens des Bedieners erfordern, um sie zu öffnen oder zu schließen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Obwohl es allgemein üblich ist, Fahrzeugheckklappen nicht mit Hebehilfen zu versehen wurden im Stand der Technik zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen die hierzu ausgestalltet sind. Aufgrund der kontinuierlichen Verfeinerung von Fahrzeugsystemen und durch das Hinzufügen von Einrichtungen, die den Komfort und die Bequemlichkeit verbessern werden Heckklappen zunehmend schwerer und Hebehilfseinrichtungen werden vorausgesetzt werden. Die üblichste Form einer im Stand der Technik behandelten Heckklappen-Hebehilfe verwendet eine Torsionsfeder, die in der Heckklappe untergebracht ist und in Erwiderung auf den Öffnungswinkel Energie speichert.
Das US-Patent Nr. 5,358,301 für Konchan et al. offenbart eine Drehstab-Ausgleichsfeder, die in der Heckklappe gehalten wird, und die verdreht wird, wenn das Profil aus der Klappenstellung weggedreht wird, in der die Klappe abgenommen werden kann. Der Drehstab ist gerade und fluchtet mit den Heckklappenschwenklagern. Die in dem Drehstab gespeicherte Energie unterstützt den Bediener beim Anheben der Heckklappe bis in die Klappenabnahmestellung. Die Heckklappe kann in der Abnahmestellung vom Fahrzeug abgenommen werden, wenn zwei Elemente an den Schwenklagern fluchten. Leider fügt das bei Konchan beschriebene System ein beträchtliches Gewicht zu der gesamten Masse der Heckklappe hinzu und erschwert somit die Handhabung der Anordnung beim Abnehmen.
Das US-Patent Nr. 5,988,724 für Wolda offenbart einen ähnlichen Mechanismus wie bei Konchan et al., verwendet aber einen U-förmigen Drehstab, der in einer Variante rasch eingebaut werden kann. Außer dass der Drehstab unabhängig von den Schwenklagern ist und deswegen optional verwendet werden kann, gleicht die von Wolda beschriebene Vorrichtung der von Konchan et al. und leidet unter dem gleichen Gewichtsnachteil gegenüber einer nicht unterstützten Klappe.
Es gibt eine weitere große Klasse von Hebehilfen, die zum Befestigen an einem Karosserieteil konfiguriert sind und die auf die verschwenkbare Verschlussklappe mit direkter Kraft einwirken. Diese Vorrichtungsarten werden extensiv bei Verschlussklappen verwendet die an ihrem oberen Rand verschwenkbar sind, wie beispielsweise Fahrzeughubtüren für Vans oder dergleichen. Solche Vorrichtungen wären auch bei Heckklappen verwendbar. würden aber einen großen Platz zum Unterbringen erfordern, da es bei ihnen erforderlich ist, dass sie in einem Abstand von der Schwenkachse des Schwenklagers auf die Verschlussklappe wirken. Außerdem würden sie, da sie an der Karosserie angebracht sind, das Abnehmen der Heckklappe vom Fahrzeug verhindern. Im Gegensatz zu Fahrzeughubtüren soll bei den meisten Heckklappensystemen die Heckklappe einfach abnehmbar sein.
Das US-Patent Nr. 4,291,501 für Steniberg et al. offenbart eine Vorrichtung zum Ausbalancieren eines schwenkbaren Aufbauteils oder einer schwenkbaren Verschlussklappe eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Drehstab mit integrierter Kulisse verwendet wird. Der Drehstab ist außerhalb der Verschlussklappe untergebracht und nicht mit der Schwenkachse koaxial ausgerichtet, wodurch ein größeres Unterbringungsvolumen erforderlich ist.
Zusätzlich zu Drehstäben wird ein breites Sortiment anderer Energiespeichereinrichtungen eingesetzt, um in ähnlicher Weise wie bei Steniberg et al. unmittelbar Kräfte an Verschlussklappen zu erzeugen. Diese Vorrichtungen enthalten, sind allerdings auch nicht hierauf beschränkt,Zug-, Drck-, Spiral- und Gasfedern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß wäre es vorteilhaft, ein einfaches System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeugklappe zu schaffen, das einfach ausgerückt werden kann und welches das Heckklappengewicht nicht wesentlich erhöht, so dass das Abnehmen der Heckklappe vom Fahrzeug nicht beeinträchtigt ist. Außerdem wäre es vorteilhaft, die Hebehilfe so auszugestalten, dass es ein Drehmoment vermittelt und es mit der Schwenkachse der Heckklappe koaxial ausgerichtet ist, so dass das Unterbringungsvolumen minimiert ist und der relativ einfache Abnahmevorgang wie bei einer herkömmlichen Heckklappe beibehalten wird.
Die vorliegende Erfindung schafft ein System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeugklappe, das eine Energiespeichereinrichtung verwendet, die in dem Fahrzeugaufbau untergebracht ist. Die Energiespeichereinrichtung ist so ausgestaltet, dass sie über einen Schwenkarm ein Drehmoment auf eine Betätigungswelle ausübt. Die Betätigungswelle ist koaxial mit der Schwenkachse der Heckllappe angeordnet und ist mit einem Steckschlitztrieb [slot drive feature] ausgestaltet, der sie zusammen mit einer herkömmlichen Schwenklagerung mit der Heckklappe koppelt. Der Steckschlitz rückt ohne Einwirken eines Bedieners automatisch aus, wenn die Heckklappe in herkömmlicher Weise – wie aus dem Stand der Technik bekannt – abgenommen wird. Der Steckschlitz, der Schwenkarm und die Betätigungswelle sind so angeordnet, dass sie ein anwachsendes Drehmoment zum Mithelfen beim Anheben auf die Klappe ausüben, resultierend aus dem Öffnen der Heckllappe durch Verschwenken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Steckschlitz so ausgestaltet, dass in einer Zwischenstellung der Heckklappe, die mit der Abnahmestellung übereinstimmt, welche durch eine herkömmliche Schwenklagereinheit nach dem Stand der Technik vorgegeben ist, das beim Heben mithelfende Drehmoment weggenommen wird. Auf diese Weise ist diejenige Stellung, in der die Unterstützung beim Heben aufhört und diejenige Stellung, in der die Heckklappe abgenommen wird, gleich, was das Abnehmen und das Einbauen beträchtlich erleichtert. Außerdem kann die Energiespeichereinrichtung so konfiguriert sein, dass eine viskose Dämpfung in Druckrichtung auftritt, so dass die Öffnungsgeschwindigkeit der Heckklappe begrenzt werden kann.
Folglich umfasst gemäß einem grundsätzlichen Aspekt der Erfindung ein Fahrzeugheckklappen-Hebehilfssystem eine Fahrzeugheckklappe, die durch Drehen um eine Schwenkachse der Heckklappe gegenüber der Fahrzeugkarosserie zu öffnen und zu schueßen ist, eine Energiespeichereinrichtung, die in der Fahrzeugkarosserie angeordnet und dazu angepasst ist, an einem Ende an der Fahrzeugkarosserie schwenkbar verankert zu sein, einen Umlenkhebel, der an der Energiespeichereinrichtung drehbar angebracht ist und an einer Betätigungswelle, die mit der Schwenkachse der Heckklappe koaxial ausgerichtet ist, starr angebracht ist, eine Schwenklagereinheit, die eine Drehlageranordnung umfasst, die eine robuste Drehverbindung um die Schwenkachse der Heckklappe ermöglicht, und das eine Kupplung zwischen der Heckklappe und der Betätigungs umfasst so dass eine Relativdrehbewegung der Heckklappe und des Fahrzeugkarosserie zu einer linearen Bewegung der Energiespeichervorrichtung und maximaler Energiespeicherung in der ganz offenen Stellung der Heckklappe führt.
Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung:

a) ist die Energiespeichervorrichtung eine Gasfeder;
b) ist in der Gasfeder eine viskose Dämpfung in Druckrichtung integriert, um die Öffnungsgeschwindigkeit der Heckklappe zu begrenzen;
c) ist die Energiespeichereinrichtung eine Schraubenfeder, ein Elastomer oder ein ähnlich federelastisches Material;
d) umfasst die Kupplung zwischen der Heckklappe und der Betätigungswelle eine Steckschlitz-Anordnung, die einfach ausgerückt werden kann, um die Heckklappe abzunehmen;
e) Ist die Steckschlitz-Anordnung so ausgebildet, dass das beim Schließen mithelfende Drehmoment in einer mit der Abnahmestellung eines Heckklappen-Schwenklagers übereinstimmenden Zwischenstellung der Heckklappe wegfällt.

Weitere Aspekte der Erfindung aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines typischen Kleinlastwagens mit offener Ladefläche mit einer schwenkbaren Heckklappe, die in ihrer ganz geschlossenen Stellung gezeigt ist;
1a ist eine perspektivische Ansicht eines typischen Kleinlastwagens mit offener Ladefläche mit einer schwenkbaren Heckklappe, die in ihrer ganz offenen Stellung gezeigt ist;
2 ist eine Teil-Explosionsdarstellung von Bauteilen eines Mechanismus der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführüngsform der vorliegende Erfindung, die die schwenkbare Heckklappe in ihrer ganz geschlossenen Stellung zeigt;
4 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die schwenkbare Heckklappe in ihrer ganz offenen Stellung zeigt;
5 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die schwenkbare Heckklappe in einer Zwischenstellung zeigt:
6 ist eine Teil-Längsschnittansicht eines Mechanismus der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Teil-erspektivansicht einer nicht unterstützten Schwenklagerung
8 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die schwenkbare Heckklappe in ihrer ganz geschlossenen Stellung zeigt und die die Steckschlitz-Anordnung in ausgerückter Stellung zeigt;
9 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die schwenkbare Heckklappe in einer Zwischenstellung zeigt und die die Steckschlitz-Anordnung in eingerückter Stellung zeigt;
10 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die schwenkbare Heckklappe in ihrer ganz offenen Stellung zeigt und die die Steckschlitz-Anordnung in eingerückter Stellung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die 1 zeigt eine Standard-Ladefläche (1) eines Kleinlasters mit schwenkbarer Heckklappe (2), in ihrer ganz geschlossenen Stellung. Die Heckklappe (2) dreht um ein Schwenklagerpaar (20) (40), das eine an der Unterkante (4) der Heckklappe (2) liegende Schwenkachse (3) definiert. Die 1A zeigt die um ihre Schwenkachse (3) verschwenkte Heckklappe (2) in ihrer ganz offenen Stellung. Wenn die Heckklappe aus ihrer ganz geschlossenen Stellung in ihre ganz offene Stellung verschwenkt, wandert deren Schwerpunkt (5) hinter die Schwenkachse (3) und erhöht die erforderliche Schließkraft beträchtlich. Die 3 zeigt die Heckklappe (2) in ihrer ganz geschlossenen Stellung, wobei deren Schwerpunkt (5) etwas versetzt vor der Schwenkachse (3) liegt. Wie gezeigt, erzeugt dieser Achsversatz mit der Abmessung D1 eine leichte Schließhilfe. Die 4 zeigt die Heckklappe (2) in ihrer ganz offenen Stellung, wobei deren Schwerpunkt (5) um einen großen Betraag hinter die Schwenkachse (3) versetzt ist. Dieser Achsversatz mit der Abmessung D2 erzeugt ein großes Öffnungsdrehmoment, das der Bediener überwinden muss, um die Heckklappe zu schließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in der 2 und 6 gezeigt ist, ist eine Gasfeder (10) als Energiespeichereinrichtung auf der Ladeflächenseite (7) des Kleinlasters angeordnet, wobei ein verankertes Ende (11) an der Karusserie schwenkbar angebracht ist und ein sich bewegendes Ende (12) an einem Schwenkarm (13) schwenkbar angebracht ist. Der Schwenkarm (13) ist an einer Betätigungswelle (14) starr angebracht, die in einer Hülse (22) einer Schwenklagerhalteplatte (21) drehbar geführt ist. Die Schwenklagerhalteplatte (21) und die körperseitige Schwenklagerung (20) sind zur starren Befestigung auf der Ladeflächenseite (7) des Kleinlasters ausgestaltet, so dass sie dazwischen das fahrzeugseitige Blech einklemmen. Auf diese Weise wird eine extrem starre Verbindung mit der Hülse (22) und der Betätigungswelle (14) erzielt, die an der Schwenklagerachse (3) angeordnet und hiermit ausgerichtet gehalten wird. Eine Steckschlitzbetätigung (15) ist mit der Betätigungswelle (14) über eine Schraube (16) koaxial angebracht. Die Schraube (16) hält auch die Betätigungswelle (14) und die gesamte Schwenkanordnung in der starren körperseitigen Schwenkanordnung (20), wobei eine Drehbewegung zugelassen wird. Die Schwenkanordnung (20) enthält auch eine äußere Lagerfläche (23).
Eine Heckklappe-Schwenklagerung (30) ist an der Heckklappe (2) fest angebracht und mit einer Innenlagerfläche (31) ausgestattet. Eine Aufnahmeschlitzeingriffskopplung (33) ist an der Heckklappenschwenkanordnung (30) koaxial mit der Innenlagerfläche (31) fest angebracht. Wenn die Heckklappe (2) für eine normale Betätigung an der Ladefläche (1) des Kleinlasters befestigt ist, wird die Innenlagerfläche (31) der Heckklappenschwenkanordnung (30) mit der Außenlagerfläche (23) der körperseitigen Schwenklagerung (20) gelagert und eine robuste Drehverbindung erzeugt wird. Außerdem rückt der Steckschlitz (15) in die Aufnahmenut (32) der Heckklappenschwenklagerung (30), so dass eine Drehbewegung der Heckklappe (2) direkt auf die Betätigungswelle (14) über die Steckkopplung übertragen wird. Auf diese Weise wird die Gasfeder (10) linear über den Schwenkarm (13) bei einer Drehbewegung der Heckklappe (2) betätigt.
Der Schwenkarm (13) und die Gasfeder (10) sind so ausgerichtet oder ausgestaltet, dass die maximale Energiespeicherung erzielt wird, wenn die Heckklappe (2) vollständig offen ist. wie es in der 4 gezeigt ist. Wenn die Heckklappe (2) geschlossen wird, unterstützt die in der Gasfeder (10) gespeicherte Energie dem Bediener beim Heben beträchtlich. Sowie die Heckklappe schließt, verringert sich der Abstand (D) zwischen der Schwenkachse (3) und dem Schwerpunkt (5), was weniger Anstrengung seitens des Bedieners erfordert, um den Schließvorgang zu beenden. Zur gleichen Zeit, wenn die Heckklappe geschlossen wird, verringert sich die in der Gasfeder (10) gespeicherte Energie und bei korrekter Abgleichung nimmt sie proportional zu dem Versatz (D) ab. Bei richtiger Konfguration können die Gasfeder (10) und der Schwenkarm (13) die vom Bediener zu erbringende Leistung über den Anhebebereich niedrig und fast konstant halten. Außerdem kann die Gasfeder (10) mit einer viskosen Dämpfung in Druckrichtung ausgebildet sein, so dass die Öffnungsgeschwindigkeit der Heckklappe (2) beschränkt werden kann.
Einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steckschlitzkupplung so ausgebildet, dass sie in einer Zwischenstellung der Heckklappe (2), wie es in 5 und 8 gezeigt ist ausrückt. In dieser Konfiguration besitzt die Heckklappe (2) keine hebeunterstützende Kraft die durch die letzte Schließbewegung vermittelt wird. Dies hat sich als akzeptabler Kompromiss herausgestellt, da die vom Bediener aus dieser Zwischenstellung zu erbringende Leistung relativ niedrig ist, da der Versatz (D) proportional klein ist aufgrund der nichtlinearen Trigonometrie, die die Messung vorgibt. Mit anderen Worten: Wenn der Schwerpunkt der Klappe eine vertikale Linie durch die Schwenkachse erreicht, wird weniger Leistung erforderlich sein, um die Heckklappe gegen die Schwerkraft zu bewegen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das System auch so ausgestaltet. dass es zulässt. dass die Heckklappe (2) vollständig von der Ladefläche (1) des Kleinlasters abgenommen werden kann. Das Abnehmen wird durch die Schwenkklappenanordnung auf der Seite der Heckklappe erleichtert, die nicht zur Hebehilfe ausgestaltet ist, wie in 7 gezeigt. Diese Seite der Heckklappe (2) ist mit einer passiven Heckklappenschwenklagerung (40) versehen, die im Stand der Technik bekannt ist und eine U-förmige Lagerinnenfläche (41) aufweist die zur Lagerung der Lageraußenfläche (43) einer karosserieseitigen Schwenklagerung (42) ausgebildet ist. Die Lageraußenfläche (43) ist im Wesentlichen rund, enthält aber zwei ebene Flächen (44), die so ausgerichtet sind, dass die U-förmige Lagerinnenfläche (41) abgezogen werden kann, wenn diese Teile geeignet ausgerichtet sind, die aber auch verriegelt sind, um so eine robuste Drehverbindung in allen anderen Stellungen zu schaffen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausrichtung der U-förmigen Lagerinnenfläche (41) und der zwei ebenen Flächen (44) dergestalt, dass sie in der Zwischenstellung der Heclcklappe. wie in 6 und 9 gezeigt, übereinstimmen. In dieser Stellung sind die Stellung, in der keine Hebehilfe ausgeübt wird und die Abnahmestellung für die Heckklappe gleich, was das Abnehmen der Heckklappe und deren Wiedereinbau beträchtlich erleichtert. Der Abnahme- bzw. Wiedereinbauvorgang ist der gleiche wie bei einer Heckklappe ohne Hebehilfe mit Ausnahme von, dass die Steckschlitz- bzw. Aufnahmeelemente dieser Ausführungsform der Erfindung ausgerichtet werden müssen.
Die 9 und 10 zeigen die Steckschlitzkupplung in einer Kupplungsstellung, in der der Steckschlitz (15) mit der Steckschlitzaufnahme (32) in Eingriff ist, so dass die Drehbewegung und das Moment zur Hebeunterstützung übertragen wird. 8 zeigt die Steckschlitzkupplung in ausgerückter Stellung, in der der Steckschlitz (15) frei liegt, um in die Schlitzaufnahme (32) hereinbewegt zu werden. Dieser ausgerückte Zustand wird von der Zwischenstellung der Heckklappe zu der vollständig geschlossenen Stellung der Heckklappe erreicht.

Claims

System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeughecklappe, umfassend: (a) eine Fahrzeugheckklappe (2), die durch Drehen um eine Schwenkachse (3) der Heckklappe gegenüber der Fahrzeugkarosserie (1) zu öffnen und zu schließen ist; (b) eine Energiespeichereinrichtung (10), die in der Fahrzeugkarosserie (1) angeordnet ist und an einem Ende (11) an der Fahrzeugkarosserie (1) schwenkbar befestigbar ist, (c) ein Schwenkarm (13), der an der Energiespeichereinrichtung (10) drehbr angebracht ist und an einer Betätigungswelle (14), die mit der Schwenkachse (3) der Heckklappe koaxial ausgerichtet ist, starr angebracht ist; (d) eine Schwenklagereinheit (20), die eine Drehlageranordnung (22, 23) umfasst die eine robuste Drehverbindung um die Schwenkachse (3) der Heckklappe ermöglicht und die eine Kupplungseinrichtung (16, 31, 32) zwischen der Heckklappe (2) und der Betätigungswelle (14) umfasst; wobei eine Relativdrehbewegung der Heckklappe (2) um die Schwenkachse (3) der Heckklappe zu einer Linearbewegung der Energiespeichervorrichtung (10) und maximaler Energiespeicherung in der ganz offenen Stellung der Heckklappe (2) führt.
System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeughecklappe nach Anspruch 1, wobei die Energiespeiechereinrichtung eine Gasfeder (10) ist.
System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeughecklappe nach Anspruch 2, wobei die Gasfeder (10) eine viskose Dämpfung in Druckrichtung einfließen lässt, um die Öffnungsgeschwindigkeit der Heckklappe (2) zu beschränken.
System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeugklappe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Schraubenfeder ein Elastomer oder ein ähnlich federelastisches Material ist.
System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeugheckklappe nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung zwischen der Heckklappe (2) und der Betätigungswelle (14) eine Steckschlitzanordnung [slot drive arrangement] (15. 32) umfasst, die einfach ausgerückt werden kann, um das Abnehmen der Heckklappe (2) zuzulassen.
System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeughecklappe nach Anspruch 5, wobei die Steckschlitzanordnung (15, 32) derart gestaltet ist, dass das Hilfsschließmoment in einer Zwischenstellung der Heckklappe (2), die dazu ausgestaltet ist. mit der Abnahmestellung einer Heckklappen-Schwenklagerung (40) überein zu stimmen, entkoppelt wird.
System zum Unterstützen beim Anheben einer Fahrzeughecklappe nach Anspruch 5, wobei die Steckschlitzanordnung (15, 32) dazu ausgestaltet ist, das Hilfsschließmoment in einer Abnahmestellung einer Heckklappen-Schwenklagerung (40) wegzunehmen.