DE10147229A1

DE10147229A1 - Zugfeder für Klappe an einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10147229A1
Application number: DE2001147229
Authority: DE
Inventors: Ulrich Koestler; Christoph Ulrich; Thomas Heinl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Scherdel Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: DE10147229B4

Abstract

Es wird eine Zugfeder für eine Klappe (11) an einem Kraftfahrzeug beschrieben, die mit einem Federende an einem festen Anlenkpunkt an der Karosserie und mit dem anderen Federende an einem Anlenkpunkt der Klappe (11) befestigbar ist, wobei im Inneren des zylindrischen Körpers der Feder (12) Führungselemente (13, 14) und ein Dämpfungselement (15) mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung vorhanden sind und das Dämpfungselement (15) des einen Führungselements (13) und dessen korrespondierendes Gegenstück (18) im anderen Führungselement (14) erst in der Endphase des Öffnungsvorgangs der Klappe (11) in Kontakt treten.

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 auf eine Zugfeder für eine Klappe an einem Kraftfahrzeug, die mit einem Federende an einem festen Anlenkpunkt an der Karosserie und mit dem anderen Federende an einem Anlenkpunkt der Klappe befestigbar ist, wobei im Inneren des zylindrischen Federkörpers ein Dämpfungselement mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung angebracht ist.

Eine solche Zugfeder ist grundsätzlich bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 23 449 A1 bekannt. Mit Hilfe eines Dämpfungselements der vorbekannten Einrichtung wird die kinetische Energie der unter der Wirkung der Zugfeder aufschwingenden Klappe abgefangen, und zwar über den gesamten Betätigungsweg. Dies führt zu jedoch einer unerwünschten Verlangsamung des Öffnungsvorgangs.

Erwünscht ist aber ein schnelles Öffnen der Klappe bis kurz vor Erreichen der Öffnungsstellung und anschließend ein langsames ruckfreies Einschwenken der Klappe in die Endstellung der Öffnungsphase.

Ein weiteres Problem ist das so gerannte "Schwirren" der Zugfeder im Fahrbetrieb. Um dies zu vermeiden, ist beim Stand der Technik der Durchmesser des Führungszylinders im Inneren der Zugfeder kleiner als der Innendurchmesser der Zugfeder und der Zwischenraum zwischen Zylinder und Zugfeder mit dämpfenden Material, wie Schaumstoff oder Gummi, aufgefüllt. Eine solche Anordnung neigt jedoch bei längerer Nutzungsdauer zu Abnutzungserscheinungen, wodurch die gewünschte Wirkung zumindest teilweise verloren geht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Klappe sich bei entsprechender Betätigung schnell öffnet und erst kurz vor Erreichen der geöffneten Stellung sanft, aber sicher abgebremst wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung mit Zugfeder und Dämpfungselement im Schließzustand der Klappe des Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 eine solche Anordnung im Öffnungszustand der Klappe sowie
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Zugfeder mit in ihr angeordneten Führungselementen und einem Dämpfungselement in einem der Führungselemente.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Zugfeder-Anordnung 10 bei geschlossener Klappe 11 des Kraftfahrzeugs. Bei dieser Klappe 11 kann es sich um eine Kofferraum-Klappe, aber auch um eine Motorraum-Klappe (Motorhaube) oder Ähnliches handeln. Innerhalb einer Zugfeder 12 befinden sich an deren beiden Enden Führungselemente 13, 14 mit nur sehr geringem Spiel gegenüber dem Innendurchmesser der Zugfeder 12, wobei die Führungselemente 13, 14 als Anlage für den Innendurchmesser der Zugfeder 12 dienen und das unerwünschte so genannte "Schwirren" der Zugfeder 12 während des Fahrbetriebs verhindern.
Zumindest eines der Führungselemente 13, 14 weist in seinem Inneren ein Dämpfungselement 15 auf, vorzugsweise eine Gasdruckfeder oder ein Hydraulik-Zylinder, mit einer aus dem Dämpfungselement 15 und aus dem zugehörigen Führungselement 13 herausragenden Kolbenstange 16.
Die Führungselemente 13, 14 können einen zylindrischen Querschnitt mit vollumfänglicher Anlage an den Windungen der Zugfeder 12 aufweisen. Zwecks Verringerung der Reibeffekte kann aber auch ein sternförmiger Querschnitt, z. B. 3-Zack-, 4-Zack-, 5-Zack-Querschnitt, gewählt werden, der dann nur an den Außenpunkten des sternförmigen Querschnitts an der ihn umgebenden Zugfeder 12 anliegt.
Die Führungselemente 13, 14 können aus einem elastischen Material bestehen. Es ist auch ein Aufbau der Führungselemente 13, 14 aus zwei zentrisch zueinander angeordneten Komponenten möglich. Dabei kann die äußere Komponente den jeweiligen Anforderungen entsprechend besondere Dämpfungseigenschaften, besondere Gleiteigenschaften oder Ähnliches aufweisen, während die innere Komponente beispielsweise im Wesentlichen die notwendigen Trageigenschaften aufweist.
Das freie Ende der Kolbenstange 16 ist mit einem konisch auslaufenden Kopfstück 17 versehen, mit dessen Hilfe beim Zusammenkommen der Führungselemente 13, 14 eine zentrische Ausrichtung mit einem Gegenstück 18 des anderen Führungselements 14 erfolgt.
Der Abstand zwischen den Führungselementen 13, 14 ist in der Fig. 1 aus zeichnerischen Gründen verkürzt dargestellt.
Wenn die in Fig. 1 im Schließzustand dargestellte Klappe 11, beispielsweise eine Kofferraum-Klappe, geöffnet wird, bewegen sich die Führungselemente 13, 14 so lange sehr schnell und ungedämpft aufeinander zu, bis der Kopf 17 der Kolbenstange 16 des Dämpfungselements 15 und das Gegenstück 18 des anderen Führungselements 14 in Berührung kommen. In diesem Moment setzt die Wirkung des Dämpfungselements 15 ein. Bei dem Dämpfungselement 15 handelt es sich vorzugsweise um eine an sich bekannte Gasdruckfeder mit einem zylindrischen Hohlraum mit zwei durch einen Kolbenboden 19 voneinander getrennten inneren Kammern 20, 21. Für den Überlauf des Mediums von der einen inneren Kammer 20 bzw. 21 in die andere 21 bzw. 20 weist entweder der Kolbenboden 19 eine den Bedürfnissen entsprechend dimensionierte Öffnung oder die Zylinderwandung eine Nut auf, die über ihren Längsverlauf unterschiedliche, den jeweils gewünschten Dämpfungseigenschaften angepasste Querschnittsflächen aufweisen kann.
Anstelle der Gasdruckfeder kann auch ein an sich bekannter Hydraulik-Zylinder als Dämpfungselement 15 gewählt werden.
Auf seiner nach außen gerichteten Seite weist der Kolbenoden 19 eine starr mit ihm verbundene Kolbenstange 16 auf.
Darüber hinaus weist der Kolbenboden 19 in an sich bekannter Weise eine den Durchtritt des Gases von der einen in die andere Kammer 20, 21 ermöglichende Öffnung geeigneter Größe auf, die die dynamischen Dämpfungseigenschaften beeinflusst.
Im entlasteten Zustand des Dämpfungselements 15 kehrt die Kolbenstange 16 stets in die ausgefahrene Lage zurück. Dies beruht darauf, dass die der Kolbenstange 16 abgewandte Seite des Kolbenbodens 19 um die Querschnittsfläche der Kolbenstange 16 größer ist als die gegenüberliegende, mit der Kolbenstange verbundene Seite des Kolbenbodens 19. Die sich aus Gasdruck und beaufschlagter Fläche am Kolbenboden 19 ergebenden Kräfte sind daher auf der Seite der Kolbenstange 16 geringer als die der gegenüberliegenden Seite des Kolbenbodens 19. Somit ergibt sich eine resultierende Kraft in Richtung auf den ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange 16.
Beim Öffnungsvorgang der Klappe 11 bewegen sich die in Fig. 1 dargestellten Führungselemente 14, 15 zunächst praktisch ungebremst aufeinander zu, bis sich der Kopf 17 der Kolbenstange 16 des Dämpfungselements 15 einerseits und das entsprechende Gegenstück 18 des anderen Führungselements 14 berühren. In diesem Moment setzt die Wirkung des Dämpfungselements 15 ein. Die Bewegung der Klappe 11 wird in der Endphase des Öffnungsvorgangs derart abgebremst, dass die Klappe 11 sanft und stoßfrei in der Endlage der Öffnungsphase zu Anlage kommt.
Die Zugfeder 12 kann bereits in einer vorgespannten und dem späteren Einbau weitgehend angepaßten Länge angeliefert werden. Vorzugsweise liegt die Länge der Zugfeder bei der Anlieferung geringfügig unter der Einbaulänge. Sie wird dann für den Einbau auf die notwendige Länge eingestellt und kann nach dem Einbau problemlos nachgestellt werden.
Der Einbau der Zugfeder 12 erfolgt in der Endlage der Öffnungsphase, d. h. bei geöffneter Klappe 11. Das bisher notwendige aufwändigere Spannen der Zugfeder 12 für den Einbau entfällt.
Für die Längenanpassung der Zugfeder 12 bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Eine Längenanpassung der Feder 12 kann gemäss Fig. 3 durch in die Feder eingeschraubte Gewindebuchsen bzw. Einschraubstücke 23, 24, vorzugsweise mit einem der Federsteigung entsprechenden Außengewinde, und - wie bei Seilspannern üblich - korrespondierenden Links- und Rechtsgewinden erfolgen; es kann aber auch einerseits ein normales Gewinde und andererseits eine frei drehbare Aufnahme gewählt werden.
In beiden Fällen führt eine Rotation des Gewindestifts 22 relativ zu den Einschraubstücken 23, 24 oder der Einschraubstücke 23, 24 relativ zu den Laschen 25, 26 zu einer Längenänderung. Die Fixierung der jeweils gewünschten Lage kann über Konter-Muttern 27 erfolgen.
Nach dem Einbau und der Längenanpassung der Zugfeder 12 erfolgt die Justierung des Dämpfungselements 15. Zu diesem Zweck wird ein gemäss Fig. 3 einerseits in das Einschraubstück 23, 24 und andererseits in eine Gewindehülse des Führungselements 13, 14 eingreifender Gewindestift 22 (Fig. 1) Verwendet, mit dessen Hilfe die wirksame Länge der Führungselemente 13, 14 eingestellt wird. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass mit einem an die Steigung der Zugfeder 12 sowie an die Freiräume zwischen den Windungen der Zugfeder 12 angepassten Spezialwerkzeug, das das Führungselement 13, 14 durch die Windungen der Zugfeder 12 hindurch rutschsicher umgreift, das Führungselement 13 bzw. 14 gedreht wird, wodurch sich der Gewindestift 22 in das Führungselement 13, 14 hinein- oder herausbewegt und sich somit die wirksame Länge verändert.
Wichtig ist in jedem Fall, dass die Einstellung derart erfolgt, dass das Dämpfungselement 15 und das Gegenstück 18 kurz vor Erreichen der vollen Öffnung der Klappe 11 in Kontakt kommen und damit die Bremswirkung kurz vor Erreichen der Endstellung in der Öffnungsphase einsetzt, um so ein sanftes und stoßfreies Einlaufen in die Endstellung zu gewährleisten.
Durch die oben beschriebene Einstellung des Eingriffspunkts für das Dämpfungselement 15 kann der maximale Öffnungswinkel der Klappe 11 verändert, d. h. vergrößert oder verkleinert, und damit den individuellen Wünschen des Nutzers unterschiedlicher Körpergröße angepasst werden.
In gleicher Weise kann auch das Gegenstück verstellt werden.
Da die beschriebene Anordnung bereits über die Auslegung und Einstellung des Dämpfungselements 15 eine Endstellung der maximalen Öffnung mit Anschlagfunktion vorgibt, kann grundsätzlich auf einen Anschlag im Scharnier verzichtet werden. Lediglich aus Sicherheitsgründen kann ein solcher dennoch zusätzlich vorgesehen werden.
Werden die Führungselemente 13, 14 elastisch ausgestaltet, beispielsweise durch Verwendung eines elastischen Kunststoff, lässt sich die Klappe 11 auch über den eigentlichen Endpunkt hinaus noch in einem gewissen Umfang bewegen, ohne dass Beschädigungen auftreten.
Durch um 90° gegeneinander versetzte Laschen 25, 26 für die Aufnahme der Befestigungsbolzen ergibt sich in einem gewissen Umfang eine Verringerung der Gefahr eines Ausknickens der Zugfeder 12.
Der in ein Gegengewinde des Führungselements 13, 14 eingreifende Gewindestift 22 kann auch Teil des Einschraubstücks 24, 25, d. h. einstückig mit diesem ausgebildet, sein.

Claims

1. Zugfeder für eine Klappe an einem Kraftfahrzeug, die mit einem Federende an einem festen Anlenkpunkt an der Karosserie und mit dem anderen Federende an einem Anlenkpunkt der Klappe befestigbar ist, wobei im Inneren des zylindrischen Federkörpers Führungszylinder und ein Dämpfungselement mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Führungselemente (13, 14) für den zylindrischen Körper der Zugfeder (12) vorhanden sind und ein Dämpfungselement (15) des einen Führungselements (13, 14) und dessen korrespondierendes Gegenstück (18) im anderen Führungselement (14 bzw. 13) erst in der Endphase des Öffnungsvorgangs der Klappe (11) in Kontakt treten.
stellung des Eingriffspunkts für das Dämpfungselement (15) im Einbauzustand vorhanden ist.

3. Zugfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde des Gewindestifts (22) eine der Steigung der Zugfeder (12) entsprechende Steigung aufweist.

4. Zugfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Justierung dienender Gewindestift (22) mit einem Links- und einem korrespondierenden Rechtsgewinde vorhanden ist.

5. Zugfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Justierung dienender Gewindestift (22) mit einerseits einem Gewindeende und andererseits einer Drehlagerung vorhanden ist.