DE102012110449A1

DE102012110449A1 - Feststellvorrichtung zum Arretieren eines verlagerbaren Kraftfahrzeugteils mit dilatantem Medium

Info

Publication number: DE102012110449A1
Application number: DE201210110449
Authority: DE
Inventors: Thomas Sauernheimer; Stephan Starost; Olaf Kriese; Matthias Heppner; Silvio Schatke
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-04-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung (FV) zum Arretieren eines bezüglich einer Kraftfahrzeugstruktur (FS) zwischen zwei Endlagen verlagerbaren Kraftfahrzeugteils, z.B. einer Kraftfahrzeugtür (T), das mittels der Feststellvorrichtung (FV) in einer jeweiligen durch Verlagerung erreichten Ruhelage zwischen den zwei Endlagen arretierbar ist. Erfindungsgemäß wird ein dilatantes Medium in der Festellvorrichtung (FV) vorgesehen, insbesondere als Teil einer Schalteinrichtung (3, 4) der Feststellvorrichtung (FV), die wenigstens zwei Schaltzustände einnehmen kann und durch die Reibflächen (10.1, 10.2, 10.1*, 10.2*, 10.1‘, 10.2‘; 20.1, 20.2, 20.1*, 20.2*, 20.1‘, 20.2‘) wenigstens eines ersten und zweiten Reibelements (1, 1*, 1‘; 2, 2‘) der Feststellvorrichtung (FV) – in einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung (3, 4) unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen, um das Kraftfahrzeugteil (T) zu arretieren, und – in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinrichtung (3, 4) so zueinander angeordnet werden, dass das zweite Reibelement (2, 2‘; 1, 1*, 1‘) ohne Haftreibung zwischen den ersten und zweiten Reibflächen (10.1, 10.2, 10.1*, 10.2*, 10.1‘, 10.2‘; 20.1, 20.2, 20.1*, 20.2*, 20.1‘, 20.2‘)(1, 1*, 1‘; 2, 2‘) relativ zu dem ersten Reibelement bewegt werden kann. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Schalteinrichtung (3, 4) wenigstens einen Schaltkörper (3) und ein Rollelement (4) und der Schaltkörper (3) weist eine das dilatante Medium zumindest teilweise umgebende Mantelfläche (30) auf, wobei das Rollelement (4) in dem ersten Schaltzustand unter Deformation der Mantelfläche (30) in den Schaltkörper (3) in einem größeren Maße einsinken kann als in dem zweiten Schaltzustand, in dem das Rollelement (4) auf der Mantelfläche (30) des Schaltkörpers (3) abrollen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Feststellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Arretieren eines verlagerbaren, insbesondere schwenkbaren, klappbaren oder verschiebbaren Kraftfahrzeugteils, das bezüglich einer Strukturbaugruppe eines Kraftfahrzeuges verlagerbar ist und das mittels der Feststellvorrichtung (stufenlos) in einer jeweiligen durch Verlagerung erreichten Ruhelage arretierbar ist
Eine derartige Feststellvorrichtung umfasst ein erstes (stationäres) Reibelement sowie ein (zu bewegendes) zweites, dem verlagerbaren Kraftfahrzeugteil zugeordnetes Reibelement, dass bei einem Verlagern des Kraftfahrzeugteils relativ zu dem ersten Reibelement bewegt wird und das in einer Ruhelage des verlagerten Kraftfahrzeugteils mit seiner Reibfläche (unter Haftreibungsbedingungen) reibschlüssig an der Reibfläche des ersten Reibelements anliegt.
Bei dem in einem verlagerten Zustand, das heißt, in einer Ruhelage, arretierbaren Kraftfahrzeugteil kann es sich beispielsweise um eine Kraftfahrzeugtür (Seiten- oder Hecktür) oder um eine Verschlussklappe (Front- oder Heckklappe) eines Kraftfahrzeugs handeln, die von der Kraftfahrzeugstruktur abgeklappt werden kann, zum Beispiel um im Fall einer Kraftfahrzeugtür einen Zugang zum Fahrzeuginnenraum oder im Fall einer Verschlussklappe einen Zugang zum Fahrzeugmotor oder einem heckseitigen Laderaum zu ermöglichen. Hierbei kann es gewünscht sein, dass entsprechende Kraftfahrzeugteil nicht bis in seine maximal mögliche Endlage abzuklappen, sondern nur ein begrenztes Abklappen in eine teilweise abgeklappte Lage mit einem gegenüber der vollständig abgeklappten Lage kleineren Öffnungswinkel vorzunehmen. Dies kann beispielsweise dann von Bedeutung sein, wenn in der Umgebung eines Kraftfahrzeuges Drittfahrzeuge geparkt sind, die bei Abklappen eines Fahrzeugteils nicht beschädigt werden sollen. Es ist dann vorzusehen, das entsprechende Kraftfahrzeugteil in seiner teilweise abgeklappten Lage so zu arretieren, dass es nicht schon durch einen Windstoß oder durch eine unabsichtliche Berührung weiter abgeklappt wird und hierdurch mit einem benachbarten Drittfahrzeug kollidiert.
Eine derartige Feststellvorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2009/007400 A1 bekannt.
Bei einer aus dieser Druckschrift bekannten Feststellvorrichtung ist den Reibflächen der beiden Reibelemente ein fließfähiges Zusatzmedium zugeordnet. Die Feststellvorrichtung ist hier so konstruiert, dass eine Reibfläche des bewegten zweiten Reibelements unter Gleitreibungsbedingungen relativ zu der mindestens einen Reibfläche des ersten Reibelements bewegt werden kann. Das fließfähige Zusatzmedium kann nunmehr bei einer Bewegung des zweiten Reibelements zwischen die Reibflächen des ersten und zweiten Reibelements gelangen, um die Gleitreibung zu reduzieren. Hierdurch wird das Verhältnis der statischen Haftreibung zum Arretieren des Kraftfahrzeugteils und der Gleitreibung bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils – verglichen mit einem trockenen Betrieb einer solchen Anordnung (ohne Zusatzmedium) – substanziell erhöht.
Eine Schwierigkeit, die bei einer Feststellvorrichtung gemäß der WO 2009/007400 A1 besteht, ist jedoch, dass das Verhältnis von Haftreibung zur Gleitreibung nicht beliebig steigerbar ist. So muss stets sicher gestellt sein, dass bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils das bewegte zweite Reibelement mit seiner Reibfläche unter Gleitreibungsbedingungen bewegt werden kann, um eine möglichst leichtgängige Verstellung des Kraftfahrzeugteils zu gewährleisten. Hierdurch kann aber gleichzeitig die Haftreibung zwischen beiden Reibflächen der Reibelemente für eine Arretierung des Kraftfahrzeugteils ohne Komforteinschränkungen nicht beliebig höher als die Gleitreibung eingestellt werden, auch wenn durch das Zusatzmedium ein Gleiten der Reibfläche des zweiten Reibelements entlang der Reibfläche des ruhenden ersten Reibelements verbessert ist.
Aus der DE 20 2010 015 551 U1 wiederum ist eine Feststellvorrichtung zum Arretieren eines Kraftfahrzeugteils bekannt, die bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils durch eine Schalteinrichtung freigeschaltet wird. Die Feststellvorrichtung der DE 20 2010 015 551 U1 sieht für die Arretierung des Kraftfahrzeugteils eine Klemmrollenanordnung vor, wobei die jeweiligen Klemmrollen oder Klemmkugeln durch die Schalteinrichtung freigegeben werden, wenn das Kraftfahrzeugteil mit ausreichender Kraft verlagert wird. Ein freigeschalteter Zustand der Feststellvorrichtung wird über eine Verlagerung des Kraftfahrzeugteils durch einen Bewegungsspeicher der Schalteinrichtung, zum Beispiel in Form eines Viskospeichers oder -dämpfers, aufrechterhalten, der das Freilaufen der Klemmrollen oder -kugeln ermöglicht, solange durch die Verlagerung des Kraftfahrzeugteils eine ausreichende Drehgeschwindigkeit einer mit dem Bewegungsspeicher verbundenen Antriebswelle aufrechterhalten wird. Eine Arretierung des Kraftfahrzeugteils über wenigstens zwei reibschlüssige aneinander anliegende Reibelemente ist in der DE 20 2010 015 551 U1 nicht vorgesehen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Feststellvorrichtung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf das Verhältnis einer für eine Arretierung des verlagerbaren Kraftfahrzeugteils durch die Feststellvorrichtung aufgebrachten Haltekraft zu einer von der Feststellvorrichtung aufgebrachten Kraft während der Verlagerung des Kraftfahrzeugteils, die dieser Verlagerung entgegenwirkt.
Diese Aufgabe wird insbesondere mit der Feststellvorrichtung des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist eine Feststellvorrichtung zum Arretieren eines verlagerbaren Kraftfahrzeugteils wenigstens zwei Reibelemente mit je mindestens einer Reibfläche auf, wobei ein zweites bewegtes Reibelement beim Verlagern des Kraftfahrzeugteils relativ zu dem anderen, ersten Reibelement bewegbar ist und in einer jeweiligen Ruhelage des Kraftfahrzeugteils mit seiner mindestens einen Reibfläche unter Haftreibungsbedingungen an der mindestens einen anderen Reibfläche des ersten Reibelements anliegt. Ferner umfasst eine erfindungsgemäße Feststellvorrichtung eine Schalteinrichtung, die mit Hilfe wenigstens eines Schaltkörpers und eines Rollelements der Schalteinrichtung wenigstens zwei Schaltzustände einnehmen kann, wobei die Reibflächen der ersten und zweiten Reibelemente

– in einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen, um das Kraftfahrzeugteil zu arretieren, und
– in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinrichtung – mittels der Schalteinrichtung – so zueinander angeordnet werden, dass das zweite Reibelement ohne Haftreibung zwischen den Reibflächen der beiden Reibelemente relativ zu dem ersten Reibelement bewegt werden kann.

Der Schaltkörper der Schalteinrichtung weist hierbei eine ein dilatantes Medium zumindest teilweise umgebende Mantelfläche auf, in die das Rollelement dank des dilatanten Mediums in dem ersten Schaltzustand einsinken und auf der das Rollelement in dem zweiten Schaltzustand abrollen kann. Das Rollelement kann hier folglich in dem ersten Schaltzustand unter Deformation der Mantelfläche in den Schaltkörper in einem größeren Maße einsinken als in dem zweiten Schaltzustand, in dem das Rollelement auf der Mantelfläche des Schaltkörpers abrollen kann.
Über das in der Feststellvorrichtung verwendete und in dem Schaltkörper der Schalteinrichtung aufgenommene dilatante Medium wird hierbei die Schalteinrichtung automatisch zwischen den wenigstens zwei Schaltzuständen in Abhängigkeit von einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils geschaltet. Hierbei wird sich zunutze gemacht, dass die Viskosität eines dilatanten Mediums in Abhängigkeit von der Stärke der auf das Medium einwirkenden Scherkräfte variiert. So steigt die Viskosität eines dilatanten Mediums – im Unterschied zu newtonschen Medien – mit zunehmenden Scherkräften an, das heißt, das dilatante Medium wird umso viskoser und damit fester, je größer die auf das dilatante Medium wirkenden Scherkräfte sind.
Im vorliegenden Fall wird diese Eigenschaft genutzt, indem auf Basis unterschiedlicher sich einstellender Viskositäten des dilatanten Mediums die über die Schalteinrichtung miteinander koppelbaren Reibelemente einerseits so miteinander in Kontakt gebracht sind, dass sie ihre Reibflächen unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen und hierdurch das Kraftfahrzeugteil arretieren, und anderseits so zueinander angeordnet werden, dass keine Haftreibung zwischen den Reibflächen vorliegt. Die Schalteinrichtung mit ihrem dilatanten Medium stellt dabei sicher, dass die Reibflächen eines Reibelements von den Reibflächen des anderen Reibelements zumindest geringfügig abgehoben werden und damit die Reibflächen zueinander beabstandet werden oder noch allenfalls unter Gleitreibungsbedingungen aneinander anliegen können, wenn das Kraftfahrzeugteil – manuell oder fremdkraftbetätigt – verlagert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Schalteinrichtung hierfür derart ausgebildet, dass durch ein Abrollen des Rollelements auf der Mantelfläche Scherkräfte auf das dilatante Medium des Schaltkörpers einwirken. Durch das Abrollen des Rollelements auf der Mantelfläche ändert sich somit die Viskosität des dilatanten Mediums des Schaltkörpers.
Dies wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dazu genutzt, dass der Grad der Verformbarkeit einer flexiblen Mantelfläche in den Bereichen, an den das Rollelement abrollt, insbesondere (das heißt, zum Beispiel neben den Werkstoffeigenschaften der Mantelfläche selbst) von der Viskosität des von der Mantelfläche zumindest teilweise umgebenden dilatanten Mediums abhängt. Die Verformbarkeit der Mantelfläche nimmt folglich in diesen Bereichen mit zunehmenden Scherkräften auf das dilatante Medium ab. Die Scherkräfte, die auf das dilatante Medium über das an der Mantelfläche anliegende und hierauf abrollende Rollelement ansteigen, führen dazu, dass die Mantelfläche weniger nachgeben und hierdurch das Rollelement weniger stark in den Mantelfläche einsinken kann, wenn es unter gleichbleibender (Vorspann-)Kraft auf die Mantelfläche gedrückt wird. Das dilatante Medium ist hier in einem Ruhezustand des Rollelements, den das Rollelement in einer Ruhelage des Kraftfahrzeugteils einnimmt, folglich weniger viskos als bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils und gestattet ein (stärkeres) Einsinken des Rollelements in die Mantelfläche. Durch ein Abrollen des Rollelements auf der Mantelfläche entlang einer Rollrichtung, wenn das Kraftfahrzeugteil verlagert wird, wird das dilatante Medium viskoser und gestattet somit, dass das Rollelement an der Mantelfläche senkrecht zu seiner Rollrichtung aus einer durch das Rollelement zuvor selbst gebildeten Vertiefung herausrollt.
Über das dilatante Medium wird somit erreicht, dass das Rollelement in dem ersten Schaltzustand soweit in die Mantelfläche einsinkt, dass das Rollelement in der Mantelfläche formschlüssig – in der oben genannten, z.B. muldenförmigen Vertiefung – gehalten ist. So können die beiden Reibflächen der Reibelemente unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen und das Rollelement und der Schaltkörper stellen einen zusätzlichen, wenn auch zu den beiden Reibflächen deutlich geringeren, Widerstand gegen eine unbeabsichtigte Verlagerung des Kraftfahrzeugteils dar. Damit die Schalteinrichtung ihren zweiten Schaltzustand einnimmt, ist sie bevorzugt derart ausgebildet, dass das Rollelement dann bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils auf der Mantelfläche entlang der Rollrichtung abrollt und das Rollelement hierdurch senkrecht zu dieser Rollrichtung verlagert wird, also aus dem Formschluss mit der Mantelfläche herausgelöst wird.
Das Einsinken des Rollelements in dem ersten Schaltzustand wird vorzugsweise über eine Vorspannung des Rollelements in Richtung auf die Mantelfläche erreicht. Hierzu ist in einer Ausführungsvariante wenigstens ein Vorspannmittel mit wenigstens einem Federelement, zum Beispiel einer Schraubendruckfeder, vorgesehen. Über wenigstens ein Vorspannmittel wird somit erreicht, dass die Schalteinrichtung automatisch ihren ersten Schaltzustand (wieder) einnimmt, wenn das Kraftfahrzeugteil nicht (mehr) verlagert wird, da hierdurch das Rollelement automatisch wieder in die Mantelfläche formschlüssig einsinkt, wenn die Viskosität des dilatanten Mediums des Schaltkörpers abnimmt. Zur besseren Einstellbarkeit einer auf das Rollelement aufgebrachten Vorspannkraft und zur Erhöhung der Vorspannkraft kann ein Vorspannmittel auch ein Federpaket mit mehreren Federelementen umfassen.
Über die unterschiedlichen Viskositäten, die sich in Abhängigkeit von den über die Mantelfläche an dem dilatante Medium angreifenden Scherkräfte ergeben, kann die Relativlage der Reibflächen der beiden Reibelemente zueinander gesteuert werden, wenn eines der Reibelemente dem Schaltkörper und das andere Reibelemente dem Rollelement zugeordnet ist. Wird das Kraftfahrzeugteil nicht mehr mit ausreichender Geschwindigkeit und/oder Kraft verlagert, erfolgt auch keine Relativbewegung der Reibelemente und damit von Schaltkörper und Rollelement zueinander, so dass die Scherkräfte auf das dilatante Medium in dem Schaltkörper abnehmen und das Rollelement in die Mantelfläche (stärker) einsinken kann. Über eine derartige Schalteinrichtung werden somit die Reibflächen der beiden Reibelemente wieder automatisch unter Haftreibungsbedingungen miteinander in Kontakt gebracht, wenn

– die Geschwindigkeit der Verlagerung des Kraftfahrzeugteils unter einen vorgebbaren Minimalwert absinkt, insbesondere das Kraftfahrzeugteil nicht mehr verlagert wird, und/oder
– eine Kraft für die Verlagerung der Kraftfahrzeugteils unter einen vorgebbaren Minimalwert abfällt.

Auf diese Weise wird das Kraftfahrzeugteil nicht nur automatisch über die aneinander anliegenden Reibflächen arretiert. Vielmehr ist über die mit einem dilatanten Medium arbeitende Schalteinrichtung auch gewährleistet, dass das Kraftfahrzeugteil nach dem Lösen der Arretierung vergleichsweise leichtgängig bewegbar ist. So bleiben mittels der Schalteinrichtung die Reibflächen der beiden Reibelemente vorzugsweise zueinander beabstandet, so lange das Kraftfahrzeugteil mit ausreichender Geschwindigkeit und/oder Kraft verlagert wird.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Rollelement an einem Rollelemententräger eines der Reibelemente drehbar gelagert ist und dieser Rollelemententräger mit einer Reibfläche dieses Reibelements wirkverbunden ist.
Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die Reibfläche(n) des einen Reibelements über eine an dem Rollelemententräger und der Reibfläche angreifende Verstellmechanik miteinander verbunden sind. Mittels der Verstellmechanik wird (werden) dann die Reibfläche(n) des einen Reibelements von einer oder mehreren Reibflächen des anderen Reibelements getrennt, wenn das Rollelement und damit der Reibelementträger senkrecht zu einer Rollrichtung des Rollelements entlang der Mantelfläche des Schaltkörpers verlagert werden.
In einer konstruktiv besonders einfachen und hinsichtlich der Kosten sowie des Wirkungsgrades besonders effizienten Lösung sind eine oder mehrere Reibflächen eines Reibelements mit dem Rollelemententräger dadurch wirkverbunden, dass die Reibefläche(n) unmittelbar an dem Rollelemententräger festgelegt, insbesondere hiervon ausgebildet ist (sind).
In bevorzugten Ausführungsvarianten ist ferner vorgesehen, dass der Schaltkörper schlauchförmig und mit einer flexiblen Mantelfläche ausgebildet ist. Dabei ist das dilatante Medium in dem schlauchförmigen Schaltkörper aufgenommen und der Mantel des schlauchförmigen Schalterkörpers bildet die flexible Mantelfläche aus, die das dilatante Medium vorzugsweise vollständig umgibt.
Ein solcher schlauchförmiger Schaltkörper eignet sich insbesondere für eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung, mittels der Kraftfahrzeugtür arretierbar ist. So kann sich ein derartiger schlauchförmiger Schaltkörper beispielsweise entlang eines Fangbandes der Kraftfahrzeugtür erstrecken, über das eine Kopplung zwischen der Kraftfahrzeugtür und einer Kraftfahrzeugstruktur gewährleistet ist, relativ zu der die Kraftzeugtür schwenkbar beziehungsweise abklappbar gelagert ist.
Dabei kann ein längserstrecktes Fangband an der Kraftfahrzeugstruktur, zum Beispiel im Bereich einer A-Säule angelenkt sein und das erste (stationäre) Reibelement ausbilden, relativ zu und längs dem das zweite (bewegte) Reibelement beim Verlagern der Kraftfahrzeugtür bewegt wird, dass an oder in der Kraftfahrzeugtür fixiert ist.
Während in einer solchen Ausführungsvariante ein an der Kraftfahrzeugstruktur angelenktes Fangband das stationäre, erste Reibelement ausbildet, kann in einer alternativen Ausführungsvariante selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass ein Fangband einer Kraftfahrzeugtür das bewegte, zweite Reibelement ausbildet, das relativ zu einem kraftfahrzeugstrukturfesten ersten Reibelement bewegt wird. Ein solches kraftfahrzeugstrukturfestes, karosserieseitiges erstes Reibelement kann beispielsweise in einem an der Kraftfahrzeugstruktur fixierten Gehäuse der Festvorrichtung untergebracht sein.
Darüber hinaus kann unter Beibehaltung des erfindungsgemäßen Wirkprinzips und unter Verwendung eines dilatanten Mediums in einer Feststellvorrichtung das zweite Reibelement nicht längsverschieblich relativ zu dem ersten Reibelement gelagert sein, sondern drehbar. So ist beispielsweise eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung denkbar, bei der das zweite Reibelement um einen Drehachse relativ zu dem ersten Reibelement drehbar gelagert ist, die parallel zu einer Scharnierachse verläuft, um die das Kraftfahrzeugteil verlagert werden kann. Dies schließt insbesondere eine Integration der Feststellvorrichtung in ein Scharnier für ein verlagerbares Kraftfahrzeugteil ein.
Dementsprechend kann es sich bei dem über eine erfindungsgemäße Feststellvorrichtung arretierbaren Kraftfahrzeugteil auch nicht nur um eine Kraftfahrzeugtür (Seiten- oder Hecktür) handeln, sondern beispielsweise auch um eine Verschlussklappe (Front- oder Heckklappe) eines Kraftfahrzeugs, wie eine Motorhaube, eine Heckklappe oder einen Kofferraumdeckel.
Weiterhin kann auch eine Variante des Schaltkörpers vorgesehen sein, bei der das dilatante Medium in einem in Richtung des Rollelements einseitig offenem Kanal untergebracht ist und dieser Kanal von einer Abdeckung geschlossen ist. Die Abdeckung bildet damit die Mantelfläche, in die das Rollelement einsinken kann.
Von einer erfindungsgemäßen Lösung mit umfasst sind ferner Varianten, bei denen der Schaltkörper mit seiner Mantelfläche aus einem dilatantem Medium oder einem Material mit dilatanten Eigenschaften hergestellt ist. Die Mantelfläche ist hier damit einerseits Teil des Mediums / Materials, umgibt dieses aber auch andererseits. Denkbar ist hier beispielsweise ein schlauchförmiger, gummiartiger Schaltkörper, der unter Einwirkung äußerer Kräfte dilatante Eigenschaften zeigt, also bei angreifenden Scherkräften verfestigt. Ein solcher Schaltkörper wäre dann bevorzugt durch Extrusion herstellbar.
In einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung ist wenigstens ein Einstellmittel vorgesehen, mittels dem eine Eindringtiefe des Rollelements in die Mantelfläche des Schaltkörpers in dem ersten Schaltzustand variierbar ist. Ein Einstellmittel kann somit insbesondere dazu dienen, während der Montage der Feststellvorrichtung zugelassene Toleranzen auszugleichen und die Schalteinrichtung wie gewünscht, zum Beispiel entsprechend von spezifischen Kundenanforderungen, einzustellen.
Bevorzugt wird ferner ein Einstellmittel, über das die Eindringtiefe temperaturabhängig variierbar ist, so dass durch ein Einstellmittel zum Beispiel die sich bei einer höheren Temperatur ergebende geringere Viskosität eines dilatanten Mediums (automatisch) ausgeglichen wird.
In diesem Zusammenhang ist zum Beispiel ein Einstellmittel denkbar, das in den Schaltkörper eindringt oder auf ihn einwirkt, um den Grad der Kompression des dilatanten Mediums in dem Schaltkörper gezielt einzustellen. Hierdurch lässt sich sicherstellen, dass die Feststellvorrichtung auch unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen eine Arretierung des Kraftfahrzeugteils mit gleichbleibender Haltekraft erreicht und bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils stets zuverlässig freigeschaltet wird. Darüber hinaus lässt sich über ein temperaturgesteuertes Einstellmittel gewährleisten, dass auch bei unterschiedlichen Außentemperaturen die für einen Benutzer bei einer manuellen Verlagerung des Kraftfahrzeugteils erfahrbare Haptik unverändert bleibt.
So kann beispielsweise eine Abstandsregulierung vorgesehen sein, durch die ein Abstand zwischen zwei Abschnitten miteinander verbundener Halterahmenteilen vorzugsweise temperaturgesteuert einstellbar ist, zwischen denen der Schaltkörper zumindest abschnittsweise eingefasst ist. Über die Abstandsregulierung wird hierbei zum Beispiel der Abstand zwischen den zwei Abschnitten der Halterahmenteile verringert und das dilatante Medium stärker komprimiert, wenn eine (Außen-)Temperatur ansteigt und somit eine gesunkene Viskosität des dilatanten Mediums ausgeglichen werden soll.
Alternativ oder ergänzend zu einer Abstandsregulierung kann auch ein Einstellmittel in Form eines Druckkolbens vorgesehen sein, der an dem Schaltkörper angreift oder unmittelbar auf ihn einwirkt, um den Grad der Kompression des dilatanten Mediums einzustellen.
Alternativ oder ergänzend kann ein Einstellmittel ein Hebelwerk umfassen, mittels dem die Abmessungen eines (längserstreckten) Schaltkörpers vorzugsweise temperaturabhängig variiert wird, so dass eine Länge, eine Breite und/oder ein Durchmesser des Schaltkörpers verändert wird, um die Eindringtiefe des Rollelements anzupassen.
Neben der spezifischen Ausbildung einer Feststellvorrichtung zum Arretieren eines verlagerbaren Kraftfahrzeugteils mit einer Schalteinrichtung mit wenigstens einem Schaltkörper, der ein dilatantes Medium umfasst, und einem an einer Mantelfläche dieses Schaltkörpers anliegenden Rollelement ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung allgemein die Verwendung eines dilatanten Mediums gemäß dem Anspruch 13 in einer Feststellvorrichtung.
So lassen sich durch die Verwendung eines dilatanten Mediums in einer Feststellvorrichtung unterschiedlichste Schaltprozesse besonders einfach (mechanisch) abbilden.
Ein Beispiel ist hierbei die bereits oben erwähnte Integration eines dilatanten Mediums in eine Schalteinrichtung einer Feststellvorrichtung, um Reibflächen zweier Reibelemente der Feststellvorrichtung einerseits unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen zu lassen und andererseits beim Verlagern des Kraftfahrzeugteils so zueinander anzuordnen, dass sie nicht mehr unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen, insbesondere sie zueinander zu beabstanden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
Hierbei zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung in perspektivischer Ansicht und mit einer teilweise offen liegenden Schalteinrichtung;
2A–2B Schnittdarstellungen der Feststellvorrichtung der 1 in einer Ruhelage eines hierüber arretierbaren Kraftfahrzeugteils, in der die Schalteinrichtung einen ersten Schaltzustand einnimmt;
3A–3B Schnittdarstellungen der Feststellvorrichtung der 1 mit der Schalteinrichtung in einem zweiten Schaltzustand während der Verlagerung des Kraftfahrzeugteils;
4A–4B eine Weiterbildung der Feststellvorrichtung der 1 mit abgewandelten Reibelementen in unterschiedlichen Ansichten;
5 eine weitere Weiterbildung der Feststellvorrichtung der 1 mit unterschiedlichen Reibelementen;
6 ausschnittsweise ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugtür als Kraftfahrzeugteil, das über eine Feststellvorrichtung gemäß den vorangegangenen Figuren stufenlos arretierbar ist.
In der 6 ist ausschnittsweise ein Kraftfahrzeug K mit einem bezüglich einer Kraftfahrzeugstruktur FS verlagerbaren Kraftfahrzeugtür T dargestellt. Die Kraftfahrzeugtür T ist im Bereich der A-Säule des Kraftfahrzeugs K angelenkt und ist in an sich bekannter Weise entlang zweier zueinander entgegensetzter Verstellrichtungen V_S und V_O verschwenkbar. In einer geschlossenen Position verschließt die Kraftfahrzeugtür T eine Karosserieöffnung O an der Seite des Kraftfahrzeugs K, über die im geöffneten Zustand der Kraftfahrzeugtür T ein Zugang ins Innere des Kraftfahrzeug K möglich ist.
Zur Arretierung der Kraftfahrzeugtür T in einer teilweise abgeklappten Ruhelage zwischen den beiden möglichen Endlagen, in denen die Kraftfahrzeugtür T maximal geöffnet beziehungsweise vollständig geschlossen ist, kann eine erfindungsgemäße Feststellvorrichtung vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in der 1 dargestellt ist. Über eine solche Feststellvorrichtung FV ist die Kraftfahrzeugtür T stufenlos in einer beliebigen, durch Verlagerung erreichten Relativlage bezüglich der Kraftfahrzeugstruktur FS arretierbar, indem Reibflächen 10.1, 10.2 und 20.1, 20.2 wenigstens zweier Reibelemente 1, 2 so miteinander in Kontakt gebracht werden, dass sie unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen. Hierdurch wird verhindert, dass die Kraftfahrzeugtür T aus einer erreichten Ruhelage unbeabsichtigt, zum Beispiel durch einen Windstoß oder eine versehentliche Berührung, verlagert wird. Die Feststellvorrichtung FV stellt sicher, dass eine Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T aus ihrer Ruhelage erst erfolgen kann, wenn auf diese (wieder) eine Verstellkraft ausgeübt wird, die über einem vorgegebenen Minimalwert liegt und eine Haltekraft übersteigt, die durch den Haftreibungskontakt der Reibflächen 10.1, 10.2 und 20.1, 20.2 der Feststellvorrichtung FV wirkt.
Bei einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung FV wie sie beispielhaft in der 1 dargestellt ist, ist ferner eine Schalteinrichtung 3, 4 vorgesehen. Über diese Schalteinrichtung 3, 4 werden die Reibflächen 10.1, 10.2 und 20.1, 20.2 zweier Reibelemente 1, 2 der Feststellvorrichtung FV nach dem Aufbringen der notwendigen Verstellkraft voneinander beabstandet und die Feststellvorrichtung FV freigeschaltet, so dass die sich anschließende Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T ohne Reibungskontakt zwischen den Reibflächen 10.1, 10.2 und 20.1, 20.2 und damit äußerst leichtgängig erfolgt.
Die Reibpartner bzw. Reibelemente 1, 2 der Feststellvorrichtung FV sind vorliegend an einem längserstreckten Fangband (Reibelement 1) und an einem Gehäuse G (Reibelement 2) vorgesehen. Dabei erstreckt sich das Fangband mit dem Reibelement 1 durch das Gehäuse G hindurch.
Eines der Reibelemente 1, 2 ist – bei Einsatz der Feststellvorrichtung FV zur Arretierung einer Kraftfahrzeugtür T – der verlagerbaren Kraftfahrzeugtür T zugeordnet, während das andere Reibelement 2, 1 der karosseriefesten Kraftfahrzeugstruktur FS zugeordnet ist. Welches der Reibelemente 1, 2 der Kraftfahrzeugtür T oder der Kraftfahrzeugstruktur FS zugeordnet ist, hängt von dem gewünschten Aufbau und zum Beispiel dem zur Verfügung stehenden Bauraum für die Feststellvorrichtung FV ab. In jedem Fall ist die Feststellvorrichtung FV so ausgebildet und montiert, dass eines der Reibelemente 1, 2 bei der Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T relativ zu dem jeweils anderen Reibelement 2 bzw. 1 bewegt wird.
Vorliegend wird eine Ausführungsvariante näher erläutert werden, bei der das gehäuseseitige Reibelement 2 der Kraftfahrzeugtür T zugeordnet und an oder in dieser festgelegt ist und das bewegte (zweite) Reibelement der Feststellvorrichtung FV bildet. Das an dem Fangband ausgebildete Reibelement 1 stellt hier dann das stationäre (erste) Reibelement der Feststellvorrichtung FV dar, entlang dessen Längsachse das der Kraftfahrzeugtür T zugeordnete Reibelement 2 bei Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T bewegt wird.
Das Gehäuse G der Feststellvorrichtung FV der 1 ist vorliegend symmetrisch zur Längsachse des Fangbandes mit dem Reibelement 1 ausgebildet und weist dementsprechend zwei sich gegenüberliegende, identische Gehäuseteile GT 1 und GT 2 auf. Die Gehäuseteile GT 1 und GT2 sind dabei im zusammengebauten Zustand der Feststellvorrichtung FV über Befestigungsabschnitte B1 und B2 aneinander fixiert. In jedem Gehäuseteile GT 1 und GT 2 ist jeweils ein Reibelement 2 vorgesehen, wobei in den nachfolgend noch näher zu erläuternden 1, 2A–2B, 3A–3B und 4A–4B aufgrund des symmetrischen Aufbaus nur auf das eine Reibelement 2 des einen (oberen) Gehäuseteils GT 1 Bezug genommen werden wird.
Das Reibelement 2 ist in dem Gehäuseteil GT 1 senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung des das Reibelement 1 aufweisenden Fangbandes gelagert und weist einen Rollelemententräger 21 auf, an dem die Reibflächen 20.1 und 20.2 des Reibelements 2 ausgebildet oder – in Form separater Reibbeläge – festgelegt sind. Der Rollelemententräger 21 ist hier im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig und weist an jedem Schenkel der U-Form eine der Reibflächen 20.1, 20.2 auf. An einer diese beiden Schenkel verbindenden Basis des Rollelemententrägers 21 greift ein Vorspannmittel in Form eines Federpakets 5 mit mehreren Federelementen 50 an, die hier jeweils durch eine Schraubendruckfeder gebildet werden. Die einzelnen Federelemente 50 des Federpakets 5 stützen sich an einer der Basis Rollelemententräger 21 gegenüberliegenden Innenwandung des Gehäuseteile GT 1 ab, so dass der Rollelemententräger 21 und damit die Reibflächen 20.1 und 20.2 unter der Einwirkung einer über das Federpaket 5 einstellbaren Vorspannkraft gegen das Reibelement 1 und dessen Reibflächen 10.1, 10.2 gedrückt werden.
Die einzelnen Federelemente 50 erstrecken sich jeweils entlang eines Führungsstifts 51, der an dem Rollelemententräger 21 fixiert und an dem Gehäuseteil GT 1 senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Fangbandes verschieblich gehalten ist. Ein einzelner Führungsstift 51 stellt somit sicher, dass sich ein Federelement 50 entlang einer von ihm definierten Führungsachse komprimieren kann und der Rollelemententräger 21 relativ zu dem Gehäuseteile GT 1 entgegen der von den einzelnen Federelementen 50 aufgebrachten Federkräfte verlagern kann.
Diese Verlagerbarkeit des Rollelemententrägers 21 mit den daran vorgesehenen Reibflächen 20.1 und 20.2 ist vorliegend von Bedeutung, damit für ein Freischalten der Feststellvorrichtung FV die Reibflächen 20.1 und 20.2 des bewegten Reibelements 2 von den Reibflächen 10.1 und 10.2 des feststehenden Reibelements 1 beabstandet werden können. Hierdurch ist gewährleistet, dass für die Arretierung der Kraftfahrzeugtür T durch die Feststellvorrichtung FV zwar eine ausreichend hohe Haltekraft aufgebracht wird, die Feststellvorrichtung FV nach dem Aufbringen der erforderlichen Verstellkraft zum Lösen der Arretierung aber dennoch eine vergleichsweise leichte Verlagerung der Kraftfahrzeugtür gestattet, also der (weiteren) Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T einen deutlich kleineren Widerstand entgegenbringt, wenn die Feststellvorrichtung FV freigeschaltet wurde.
Um das Freischalten der Feststellvorrichtung FV und die Beabstandung der jeweils einander zugeordneten Reibflächenpaare 10.1 und 20.1 sowie 10.2 und 20.2 voneinander zu ermöglichen, ist die Schalteinrichtung 3, 4 vorgesehen, die vorliegend durch einen sich längs des Fangbandes erstreckenden schlauchförmigen Schaltkörper 3 und ein an dem Rollelemententräger 21 über eine Lagerachse 40 drehbar gelagertes Rollelement 4 gebildet ist.
Der schlauchförmige Schaltkörper 3 ist dabei in einem durch zwei Halterahmenteile 11, 12 definierten Halterahmen gehalten und aufgenommen, der unter anderem zusammen mit dem Schaltkörper 3 das Fangband für die Kraftfahrzeugtür T bildet. Die beiden längserstreckten Halterahmenteile 11, 12 weisen jeweils an ihren stirnseitigen Enden Fixierungsabschnitte 110A und 110B bzw. 120A und 120B auf, an denen die Halterahmenteile 11, 12 aneinander fixiert sind. Die beiden Halterahmenteile 11, 12 sind mit ihren endseitigen Fixierungsabschnitten 110A, 110B und 120A, 120B so ausgebildet, dass zwischen einem Paar von Fixierungsabschnitten 110A/120A und 110B/120B jeweils ein Ende des schlauchförmigen Schaltkörpers 3 klemmend fixiert ist, wenn die beiden Halterahmenteile 11, 12 und der Schaltkörper 3 bestimmungsgemäß montiert sind. Zwischen den eingeklemmten Enden erstreckt sich der Schaltkörper 3 in einem durch die beiden Halterahmenteile 11, 12 längs berandeten, längserstreckten Lagerraum, der somit als Schlauchaufnahme für den schlauchförmigen Schaltkörper 3 dient. Derart verläuft eine Mantelfläche 30 des Schaltkörpers 3 zwischen zwei Längsabschnitten der Halterahmenteile 11, 12, an denen jeweils eine dem Reibelement 2 zugeordnete Reibflächen 10.1 oder 10.2 ausgebildet ist.
Es sei an dieser Stelle nochmals ergänzend darauf hingewiesen, dass die Halterahmenteile 11, 12 darüber hinaus auch den gezeigten Reibflächen 10.1 und 10.2 gegenüberliegende Reibflächen ausbilden, die jeweils einem Reibelement zugeordnet sind, das in dem anderen (unteren) Gehäuseteile GT 2 untergebracht ist.
Der Schaltkörper 3 weist vorliegend ein dilatantes Medium bzw. dilatantes Fluid auf, dass von der Mantelfläche 30 des Schaltkörpers 3 umhüllt ist. Das dilatante Medium füllt einen von der Mantelfläche 30 berandeten Hohlraum des Schaltkörpers 3 aus. Indem die Mantelfläche 30 selbst flexibel ausgebildet ist, wird somit der Grad der Verformbarkeit der Mantelfläche 30 wie auch des kompletten Schaltkörpers 3 nicht nur von dem Material der Mantelfläche 30, sondern vor allem auch von der Viskosität des dilatanten Mediums im Inneren des Schaltkörpers 3 bestimmt. Dabei variiert die Viskosität eines dilatanten Mediums in Abhängigkeit von den auf das Medium wirkenden Scherkräften. So steigt dessen Viskosität und das Medium wird fester, je höher die wirkenden Scherkräfte sind.
Diese Eigenschaft eines dilatanten Mediums wird sich vorliegend zunutze gemacht, um eine Schalteinrichtung 3, 4 der Feststellvorrichtung FV zwischen zwei (stabilen) Schaltzuständen hin- und herschalten zu können und einerseits in einem ersten Schaltzustand ein Kraftfahrzeugteil, zum Beispiel eine Kraftfahrzeugtür T, in einer eingenommenen Ruhelage zu arretieren und andererseits in einem zweiten Schaltzustand eine möglichst leichtgängige Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T zu ermöglichen.
Hierfür ist das vorliegend kreiszylindrisch oder kreisscheibenförmig ausgebildete Rollenelement 4 derart bezüglich der Mantelfläche 30 des Schaltkörpers 3 an dem Rollelemententräger 21 gelagert und über das Federpaket 5 in Richtung auf die Mantelfläche 30 vorgespannt, dass das Rollelement 4 in einem aus dem Schnittdarstellungen der 2A und 2B ersichtlichem ersten Schaltzustand, wenn sich die Kraftfahrzeugtür T in einer Ruhelage befindet, in die Mantelfläche 30 eingesunken ist. Die Befüllung des Schaltkörpers 3 mit dem dilatanten Medium und die Viskosität des dilatanten Mediums sind hier folglich so gewählt, dass das Rollelement 4 aufgrund der von dem Federpaket 5 aufgebrachten Vorspannkraft in die Mantelfläche 30 zumindest teilweise hineingedrückt wird und die Reibflächen 20.1 und 20.2 zur Aufbringung der gewünschten Haltekraft gegen die jeweils zugeordneten Reibflächen 10.1 und 10.2 gedrückt werden.
Das an dem Rollelemententräger 21 drehbar gelagerte Rollelement 4 sinkt dementsprechend bis zu einer maximalen Eindringtiefe t in die Mantelfläche 30 ein, so dass es in der Mantelfläche 30 formschlüssig gehalten ist, wenn die Kraftfahrzeugtür T ruht und die beiden Reibelemente 1, 2 nicht (mehr) zueinander verlagert werden. So weist beispielsweise das gehäuseseitige Reibelement 2 in der 2A eine Verstellgeschwindigkeit v₀ = 0 relativ zu dem an dem Fangband ausgebildeten Reibelement 1 auf. Dementsprechend liegen auch die Reibelemente 1 und 2 an ihren Reibflächen 10.1, 10.2 und 20.1, 20.2 aneinander an. Die einander zugeordneten Reibflächen 10.1 und 20.1 sowie 10.2 und 20.2 weisen folglich einen Abstand h₀ = 0 zueinander auf.
Wird nun die Kraftfahrzeugtür T gezielt mit einer ausreichenden Verstellkraft und/oder Geschwindigkeit verlagert und hierdurch – nach dem Lösen der Haftreibung zwischen den Reibflächenpaaren 10.1/20.1 und 10.2/20.2 – das Reibelement 2 relativ zu dem Reibelement 1 verlagert, rollt das Rollelement 4 auf der Mantelfläche 30 ab. Hierdurch wirken auf das im Schaltkörper 3 aufgenommene dilatante Medium Kräfte F ein, insbesondere Scherkräfte, aufgrund derer die Viskosität des dilatanten Mediums ansteigt. Folglich nimmt die Verformbarkeit der Mantelfläche 30 in dem Bereich, auf dem Rollelement 4 aktuell abrollt, ab, so dass das Rollelement 4 bei seinem Abrollen auf der Mantelfläche 30 entlang der Längserstreckungsrichtung des Schaltkörpers 3 aus der zuvor gebildeten muldenförmigen Vertiefung herausrollt. Das Rollelement 4 kann folglich bei einer Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T aufgrund des dilatanten Mediums auf der Mantelfläche 30 aufrollen. Hierdurch wird das Rollelement 4 – zusammen mit dem Rollelemententräger 21 – entgegen der Vorspannkraft des Federpakets 5 senkrecht zu einer Rollrichtung verlagert wird, entlang der das Rollelement 4 längs des Schaltkörpers 3 auf dessen Mantelfläche 30 abrollt.
Durch das Aufrollen des Rollelements 4 an der Mantelfläche 30 ist das Rollelement 4 nicht mehr (so tief) in die Mantelfläche 30 eingesunken und hebt die Reibflächen 20.1, 20.2 des mit dem Rollelement 4 verbundenen Rollelemententrägers 21 von den Reibflächen 10.1 und 10.2 des stationären Reibelements 1 ab. Die Schalteinrichtung 3, 4 nimmt hierdurch ihren zweiten Schaltzustand ein, indem die Feststellvorrichtung FV frei geschaltet ist und die Reibflächen 10.1 und 20.1 sowie 10.2 und 20.2 einen Abstand h₁ > h₀ zueinander aufweisen, der in der Schnittdarstellung der 3B gegenüber den tatsächlich herrschenden Verhältnissen zur Veranschaulichung vergrößert dargestellt ist.
Solange die Geschwindigkeit der Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T und/oder die Kraft für die Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T nicht unter einen jeweils vorgegebenen Minimalwert absinken und damit eine Verstellgeschwindigkeit v₁ > v₀ des bewegten Reibelements 2 relativ zu dem anderen feststehenden Reibelement 1 unter einen Schwellwert absinkt, sinkt das auf der Mantelfläche 30 abrollende Rollelement 4 nicht (tiefer) in die Mantelfläche 30 ein und stellt damit sicher das die Reibflächen 10.1 und 20.1 sowie 10.2 und 20.2 zueinander beabstandet bleiben. Nimmt die Kraftfahrzeugtür T wieder eine Ruhelage ein und wird folglich nicht mehr mit ausreichender Geschwindigkeit und/oder Kraft verlagert, nimmt die Viskosität des dilatanten Mediums wieder ab und das Rollelement 4 kann wieder in die Mantelfläche 30 einsinken. Damit geht dann aber gleichzeitig auch eine Annäherung der Reibflächen 20.1 und 20.2 des Reibelements 2 an die Reibflächen 10.1 und 10.2 des feststehenden Reibelements 1 einher, bis diese wieder hieran unter Haftreibungsbedingungen anliegen und die Kraftfahrzeugtür T arretiert ist.
Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schalteinrichtung 3, 4 lediglich mit einem einzelnen Rollelement 4 dargestellt ist, sind selbstverständlich auch Ausführungsvarianten denkbar, bei denen mehrere Rollelemente um eine gemeinsame Drehachse drehbar an einem Rollelemententräger 21 gelagert sind. Darüber hinaus können an einem einzelnen Rollelemententräger 21 auch mehrere entlang der Längsachse des Schaltkörpers 3 hintereinander angeordnete Rollelemente vorgesehen sein, die um jeweils eine von mehreren parallelen Drehachsen an dem Rollelemententräger drehbar gelagert sind. Ebenso können mehrere entlang der Längsachse des Schaltkörpers 3 hintereinander angeordnete Rollelemententräger mit je einem Rollelement oder mehreren Rollelementen vorgesehen sein.
Darüber hinaus sei noch darauf hingewiesen, dass der schlauchförmige Schaltkörper 3 selbstverständlich auch eine Querschnittsform aufweisen kann, die von der dargestellten Kreisform abweicht. So kann ein schlauchförmiger Schaltkörper 3 beispielsweise auch eine rechteckige, insbesondere quadratische oder dreieckige Querschnittsform aufweisen.
In einer Weiterbildung kann zudem vorgesehen sein, dass die Feststellvorrichtung FV noch wenigstens ein (hier nicht dargestelltes) Einstellmittel aufweist, mittels dem die Eindringtiefe t des Rollelements 4 in die Mantelfläche 30 des Schaltkörpers 3 in dem ersten Schaltzustand variierbar ist.
Beispielsweise kann ein Einstellmittel zum Ausgleich temperaturabhängiger Veränderungen der Viskosität des dilatanten Mediums vorgesehen sein, so dass zum Beispiel auch bei größeren Schwankungen der Umgebungstemperatur eine gleichbleibende Eindringtiefe t sicher gestellt ist. So kann es in Abhängigkeit von dem verwendeten dilatanten Medium zum Beispiel bei höheren Außentemperaturen vorkommen, dass dessen Viskosität abnimmt und hierdurch eine Eindringtiefe t des Rollelements 4 in dem ersten Schaltzustand signifikant zunimmt. Zum Ausgleich der temperaturbedingten Viskositätsänderungen kann dann beispielsweise ein Einstellmittel vorgesehen sein, mittels dem eine Länge oder Breite des Schaltkörpers 3 und/oder der in dem Schaltkörper 3 herrschende Druck reguliert werden kann.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen – vorzugsweise temperaturabhängig – eine Breite a des zwischen den beiden Halterahmenteilen 11 und 12 gebildeten Lagerraums für den Schaltkörper 3 über eine Einrichtung zur Abstandregulierung variieren zu können. Werden beispielsweise die beiden Halterahmenteile 11 und 12 – z.B. automatisch bei ansteigender Temperatur – einander stärker quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung angenähert, wird der Schaltkörper 3 stärker zusammengedrückt und folglich der Druck innerhalb des Schaltkörpers 3 erhöht, so dass einem Einsinken des Rollelements 4 in die Mantelfläche 30 ein größerer Widerstand entgegengebracht wird.
Alternativ oder ergänzend kann ein Druckkolben vorgesehen sein, über den (temperaturabhängig) die Kompression des dilatanten Mediums in dem Schaltkörper 3 einstellbar ist. Ein solcher Druckkolben kann beispielsweise an einem stirnseitigen Ende des schlauchförmigen Schaltkörpers 3 angreifen.
Alternativ oder ergänzend kann ein Hebelwerk vorgesehen sein, um (temperaturabhängig) die Länge des flexiblen Schlauchkörpers 3 zu variieren.
In Abweichung von dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1, 2A–2B und 3A–3B kann eine erfindungsgemäße Feststellvorrichtung auch so ausgebildet sein, dass über die Schalteinrichtung 3, 4 Reibflächen 10.1 und 20.1 sowie 10.2 und 20.2 der beiden Reibelemente 1, 2 so zueinander angeordnet werden, dass sie noch unter Gleitreibungsbedingungen aneinander anliegen, wenn die Kraftfahrzeugtür T verlagert wird. Mittels einer solchen Schalteinrichtung würden die Reibflächen 20.1 und 20.2 des Reibelements 2 folglich nicht vollständig von den Reibflächen 10.1 und 10.2 des Reibelements 1 in einer Feststellvorrichtung FV der genannten Figuren abgehoben, sondern blieben mit diesen auch während einer Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T (oder eines anderen Kraftfahrzeugteils) in Kontakt.
Mit den 4A–4B und 5 werden noch zwei weitere mögliche Weiterbildungen einer Feststellvorrichtung FV gemäß den vorangegangen Figuren dargestellt, bei denen jeweils die im ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung 3, 4 aufgebrachte Halte- oder Bremskraft durch Abwandlungen der Reibflächen 10.1, 10.2, 20.1 und 20.2 erhöht ist.
Dabei arbeitet eine Feststellvorrichtung FV mit Reibelementen 1*, 2* gemäß den 4A und 4B nach dem Prinzip einer Keilbremse. Dementsprechend sind an dem durch die Halterahmenteile 11, 12 definierten Reibelement 1* Reibflächen 10.1* und 10.2* mit einer längserstreckten Keilnut ausgebildet. In diese längserstreckten Keilnuten der Reibflächen 10.1* und 10.2* greift jeweils ein längserstreckter, keilförmiger Fortsatz von Reibflächen 20.1* oder 20.2* ein, die als separate Reib- oder Bremsbeläge an dem Rollelemententräger 21 festgelegt sind.
Durch die im ersten Schaltzustand und damit in einer Ruhelage der Kraftfahrzeugtür T unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegenden Keilflächen eines Reibflächenpaares 10.1*/20.1* und 10.2*/20.2* ist eine Haltekraft zum Arretieren der Kraftfahrzeugtür T gegenüber den eben ausgebildeten Reibflächen 10.1, 10.2, 20.1 und 20.2 gemäß den 1, 2A–2B und 3A–3B deutlich erhöht. Dabei kann die erzielbare Haltekraft zudem in einfacher Weise durch die Vorgabe des Winkels, unter dem die jeweiligen Keilflächen aufeinander zulaufen, angepasst werden und hängt damit zum Beispiel nicht mehr nur von der Oberflächenrauheit und der Materialpaarung bei den Reibflächen sowie der durch das Federpaket 5 aufgebrachten Vorspannkraft ab.
Bei der Ausführungsvariante gemäß der 5 sind nach Art einer Lamellenbremse die zur Verfügung gestellten Reibflächen vervielfacht. So umfasst hier jedes Reibelement 1’, 2’ ein Lamellenpaket mit mehreren, jeweils eine oder zwei Reibflächen 10.1’, 10.2’ oder 20.1’, 20.2’ ausbildenden Einzellamellen.
Hierbei sind die jeweils das Fangband mitdefinierenden Lamellen des Reibelements 1’ über jeweils einen Verbindungsbereich 100’ an einem Halterahmenteil 11.1’, 11.2’, 12.1’ oder 12.2’ festgelegt. Ein solcher Verbindungsbereich 100’ kann beispielsweise eine Durchgangsöffnung aufweisen, in die ein zylindrischer Verbindungsstift eingreift, über den die einzelnen Lamellen des Reibelements 1’ axial schwimmend an den Halterahmenteilen 11.1’, 11.2’, 12.1’ und 12.2’ festgelegt und in Bezug auf die Längsachse des Fangbandes arretiert sind.
Die Lamellen des Reibelements 1’ wiederum sind vorzugsweise an einem gemeinsamen Rollelemententräger (hier nicht dargestellt) festgelegt und senkrecht zur Längserstreckung der Lamellen des Reibelements 1’ beweglich gelagert. Hierüber kann somit dann analog zu der Feststellvorrichtung der 1, 2A–2B und 3A–3B ein Haftreibungskontakt zwischen den einzelnen Reibflächen 10.1’ und 10.2’ sowie 20.1’ und 20.2’ hergestellt und die Feststellvorrichtung bei einer Verlagerung der Kraftfahrzeugtür T frei geschaltet werden, so dass Reibflächenpaare 10.1’/20.1’ und 10.2’/20.2’ maximal unter Gleitreibungsbedingungen aneinander anliegen.
Auch bei der Ausführungsvariante der 5 werden die Halterahmenteilen 11.1’, 11.2’, 12.1’ und 12.2’ in Übereinstimmung mit Halterahmenteilen 11 und 12 als Gleichteile ausgebildet, um die Kosten bei der Herstellung zu reduzieren. Ebenso sind die Halterahmenteile 11.1’, 11.2’, 12.1’ und 12.2’ der 5 zur Fixierung eines schlauchförmigen Schaltkörpers 3 ausgebildet und vorgesehen und bilden im montierten Zustand einen Lagerraum für den Schaltkörper 3 in Form einer Schlauchaufnahme aus.
Bezugszeichenliste

1, 1‘, 1*: 1./2. Reibelement
10.1, 10.1‘,10.1*: Reibfläche
10.2, 10.2‘, 10.2*: Reibfläche
100‘: Verbindungsbereich
11, 12: Halterahmenteil
11.1’, 11.2’: Halterahmenteil
12.1’, 12.2’: Halterahmenteil
110A, 110B: Fixierungsabschnitt
120A, 120B: Fixierungsabschnitt
2, 2‘: 2./1. Reibelement
20.1, 20.1‘, 20.1*: Reibfläche
20.2, 20.2‘, 20.2*: Reibfläche
21: Rollelemententräger
3: Schaltkörper
30: Mantelfläche
4: Rollelement
40: Lagerachse
5: Federpaket (Vorspannmittel)
50: Federelement
51: Führungsstift
a: Breite
B1, B2: Befestigungsabschnitt
F: Kraft
FS: Kraftfahrzeugstruktur
FV: Feststellvorrichtung
G: Gehäuse
GT1, GT2: Gehäuseteil
h₀, h₁: Abstand
K: Kraftfahrzeug
O: Karosserieöffnung
T: Kraftfahrzeugtür (Kraftfahrzeugteil)
t: Eindringtiefe
v₀, v₁: Verstellgeschwindigkeit
V_O, V_S: Verstellrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/007400 A1 [0004, 0006]
DE 202010015551 U1 [0007, 0007, 0007]

Claims

Feststellvorrichtung zum Arretieren eines bezüglich einer Kraftfahrzeugstruktur zwischen zwei Endlagen verlagerbaren Kraftfahrzeugteils, das mittels der Feststellvorrichtung in einer jeweiligen durch Verlagerung erreichten Ruhelage zwischen den zwei Endlagen arretierbar ist, mit – mindestens einem ersten Reibelement der Feststellvorrichtung, das mindestens eine erste Reibfläche umfasst, – mindestens einem zweiten Reibelement der Feststellvorrichtung, das mindestens eine zweite Reibfläche umfasst, wobei das zweite Reibelement beim Verlagern des Kraftfahrzeugteils relativ zu dem ersten Reibelement bewegt wird und in einer jeweiligen Ruhelage des Kraftfahrzeugteils mit seiner mindestens einen zweiten Reibfläche unter Haftreibungsbedingungen an der mindestens einen ersten Reibfläche des ersten Reibelementes anliegt, und – einer Schalteinrichtung der Feststellvorrichtung, die wenigstens zwei Schaltzustände einnehmen kann, wobei die Reibflächen der ersten und zweiten Reibelemente – in einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen, um das Kraftfahrzeugteil zu arretieren, und – in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinrichtung so zueinander angeordnet werden, dass das zweite Reibelement ohne Haftreibung zwischen den ersten und zweiten Reibflächen relativ zu dem ersten Reibelement bewegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (3, 4) wenigstens einen Schaltkörper (3) und ein Rollelement (4) umfasst und der Schaltkörper (3) ein dilatantes Medium und eine das dilatante Medium zumindest teilweise umgebende Mantelfläche (30) aufweist, wobei das Rollelement (4) in dem ersten Schaltzustand unter Deformation der Mantelfläche (30) in den Schaltkörper (3) in einem größeren Maße einsinken kann als in dem zweiten Schaltzustand, in dem das Rollelement (4) auf der Mantelfläche (30) des Schaltkörpers (3) abrollen kann.
Feststellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollelement (4) in dem ersten Schaltzustand soweit in die Mantelfläche (30) einsinkt, dass das Rollelement (4) in der Mantelfläche (30) formschlüssig gehalten ist.
Feststellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (3, 4) derart ausgebildet ist, dass das Rollelement (3) bei einer Verlagerung des Kraftfahrzeugteils (T) auf der Mantelfläche (30) entlang einer Rollrichtung abrollt und das Rollelement (3) durch das Abrollen auf der Mantelfläche (30) senkrecht zu dieser Rollrichtung verlagert wird, so dass die Schalteinrichtung (3, 4) ihren zweiten Schaltzustand einnimmt.
Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (3, 4) derart ausgebildet ist, dass durch ein Abrollen des Rollelements (4) auf der Mantelfläche (30) Scherkräfte auf das dilatante Medium des Schaltkörpers (3) einwirken.
Feststellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (30) flexibel ist und der Grad der Verformbarkeit der Mantelfläche (30) in den Bereichen, an denen das Rollelement (4) abrollt, insbesondere von der Viskosität des von der Mantelfläche (30) zumindest teilweise umgebenen dilatanten Mediums abhängt, so dass die Verformbarkeit der Mantelfläche (30) in diesen Bereichen mit zunehmenden Scherkräften auf das dilatante Medium abnimmt.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollelement (4) über wenigstens ein Vorspannmittel (5) in Richtung der Mantelfläche (30) vorgespannt ist.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Schalteinrichtung (3, 4) die Reibflächen (10.1, 10.2, 10.1*, 10.2*, 10.1‘, 10.2‘; 20.1, 20.2, 20.1*, 20.2*, 20.1‘, 20.2‘) des zweiten und des ersten Reibelements (2, 2‘; 1, 1*, 1‘) unter Haftreibungsbedingungen automatisch wieder in Kontakt miteinander gebracht werden, wenn – die Geschwindigkeit der Verlagerung des Kraftfahrzeugteils (T) unter einen vorgebbaren Minimalwert absinkt, insbesondere das Kraftfahrzeugteil (T) nicht mehr verlagert wird, und/oder – eine Kraft für die Verlagerung des Kraftfahrzeugteils (T) unter einen vorgebbaren Minimalwert abfällt.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollelement (4) an einem Rollelemententräger (21) eines Reibelements (2) drehbar gelagert ist, das mit einer Reibfläche (20.1, 20.2; 20.1*, 20.2*) dieses Reibelements (2) wirkverbunden ist, insbesondere eine Reibfläche (20.1, 20.2; 20.1*, 20.2*) dieses Reibelements (2) aufweist.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkörper (3) schlauchförmig ausgebildet ist.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugteil eine Kraftfahrzeugtür (T) ist und sich der Schaltkörper (3) entlang eines Fangbandes der Kraftfahrzeugtür (T) erstreckt.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Reibelement (2, 2‘; 1, 1*, 1‘) relativ zu dem ersten Reibelement (1, 1*, 1‘; 2, 2‘) drehbar oder längsverschieblich gelagert ist.
Feststellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellvorrichtung (FV) wenigstens ein Einstellmittel aufweist, mittels dem eine Eindringtiefe (t) des Rollelements (4) in die Mantelfläche (30) des Schaltkörpers (3) in dem ersten Schaltzustand variierbar ist, insbesondere temperaturabhängig variierbar ist.
Verwendung eines dilatanten Mediums in einer Feststellvorrichtung (FV), mittels der ein bezüglich einer Kraftfahrzeugstruktur (F) zwischen zwei Endlagen verlagerbares Kraftfahrzeugteils (T) in einer jeweiligen durch Verlagerung erreichten Ruhelage zwischen den zwei Endlagen arretierbar ist.
Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dilatante Medium in einer Schalteinrichtung (3, 4) der Feststellvorrichtung (FV) verwendet ist, die wenigstens zwei Schaltzustände einnehmen kann und durch die Reibflächen (10.1, 10.2, 10.1*, 10.2*, 10.1‘, 10.2‘; 20.1, 20.2, 20.1*, 20.2*, 20.1‘, 20.2‘) wenigstens eines ersten und zweiten Reibelements (1, 1*, 1‘; 2, 2‘) der Feststellvorrichtung (FV)
– in einem ersten Schaltzustand der Schalteinrichtung (3, 4) unter Haftreibungsbedingungen aneinander anliegen, um das Kraftfahrzeugteil (T) zu arretieren, und
– in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinrichtung (3, 4) so zueinander angeordnet werden, dass das zweite Reibelement (2, 2‘; 1, 1*, 1‘) ohne Haftreibung zwischen den ersten und zweiten Reibflächen (10.1, 10.2, 10.1*, 10.2*, 10.1‘, 10.2‘; 20.1, 20.2, 20.1*, 20.2*, 20.1‘, 20.2‘)(1, 1*, 1‘; 2, 2‘) relativ zu dem ersten Reibelement bewegt werden kann.