EP2669458A2 - Actuated flap assembly - Google Patents
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- EP2669458A2 EP2669458A2 EP13165563.1A EP13165563A EP2669458A2 EP 2669458 A2 EP2669458 A2 EP 2669458A2 EP 13165563 A EP13165563 A EP 13165563A EP 2669458 A2 EP2669458 A2 EP 2669458A2
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Definitions
- the application relates to an actuatable flap arrangement.
- Actuatable flap arrangements are known, for example, from the field of automobiles in the form of a tailgate or from the industrial sector, where machines and systems can be closed, for example for safety reasons, by means of an actuatable flap.
- actuating the flaps for example, electromechanical, pneumatic or hydraulic actuators are used.
- electromechanical, pneumatic or hydraulic actuators are used for actuating the flaps.
- an operable flap assembly with the features specified in claim 1 in not obvious way.
- the essence of the invention is that a flap for opening and closing a housing opening of a housing by means of an actuating device actuated, that is pivotable.
- a force storage element is provided to compensate for the weight of the flap.
- the actuating device which has a linear actuator and a coupling element for connecting the linear actuator to the flap, exclusively to be interpreted and dimensioned such that only a force difference for opening and closing the flap provided becomes.
- the energy storage element can be designed such that a required kinematics power requirement of the flap can be provided.
- the actuating device and in particular the linear actuator has a system friction.
- the system friction is provided such that a, in particular inherent, frictional force counteracts a closing force acting on the flap as a result of gravity.
- the sum of the provided forces of the energy storage element and the frictional forces is particularly sufficient to hold the flap in any position relative to the housing.
- the system friction can be embodied as a natural friction in a spindle actuator.
- the linear actuator can be small, ie dimensioned with comparatively low power supply. In particular, only one of the force storage element exerted closing force or stopping force is overcome.
- a flap assembly according to claim 2 allows improved accessibility of the housing opening.
- a loading surface defined by the housing opening or a loading cross section of the housing is not impaired by the actuating device, that is to say the linear actuator and the coupling element.
- An accessibility from the side, ie in a direction parallel to the housing opening, is not affected by the actuating device substantially.
- the actuating device is designed robust. Characterized in that the linear actuator is fixedly arranged on the housing, a force absorption and power transmission from the linear actuator is improved on the housing.
- a flap arrangement according to claim 3 enables uncomplicated opening and closing of the housing opening by means of the hinged directly to the housing flap.
- a flap assembly according to claim 4 enables improved handling of the actuating device.
- the embodiment of the linear actuator as a spindle actuator represents a particularly robust embodiment of the actuator. In particular, it is possible not to perform the spindle actuator self-locking. This makes it possible to operate the flap manually, so without the spindle actuator is driven by a drive.
- the spindle actuator allows longitudinal movement along a linear actuation direction, which is oriented in particular perpendicular to a flap pivot axis.
- a flap assembly according to claim 5 guarantees increased safety requirements.
- a required for operating the flap power requirements may be stored in the control unit.
- this stored, maximum required power requirement which has, for example, a maximum required value for the electric power, is exceeded, this can serve as an indication of a malfunction of the flap or jamming of an object or a person.
- the anti-trap protection of Flap arrangement is improved. The accident risk is minimized.
- the control unit allows the linear actuator to be stopped as soon as a maximum power value defined in the control unit is exceeded, so that a closing movement of the flap is automatically interrupted.
- a flap assembly according to claim 6 has an increased stability and robustness. At the same time, the kinematics, in particular a pivoting of the flap, is not affected.
- a flap assembly according to claim 7 is designed particularly stress. This makes it possible that the linear actuator can be dimensioned comparatively small.
- the coupling element which may be designed in particular as a rod, in particular as a push rod, is designed to be small and in particular with a reduced load cross-section.
- the coupling element is inconspicuous and substantially does not affect the aesthetic appearance of the opened housing. It is advantageous if the linear actuator is oriented to receive transversely to a linear actuation direction. Characterized in that the coupling element is articulated pivotably both on the linear actuator and on the flap, the pivotal movement of the flap can be transmitted directly and easily from the coupling element to the linear actuator, without the accessibility of the housing Opening is impaired.
- the linear actuator may be fixedly attached to the housing, since the double pivotally hinged push rod allows the pivotal movement of the flap.
- a flap assembly according to claim 8 allows a particularly advantageous handling. Characterized in that the force storage element in a closed position of the flap exerts a closing force on the flap, the flap remains in the closed position. In particular, this avoids that the flap unintentionally and in particular automatically opens, that is moved out of the closed position. At the same time, it is possible for the force storage element to exert a stopping force on the flap when the flap is in an open position. An open position of the flap is achieved, for example, when a minimum pivot angle of the flap is reached around the flap pivot axis. The stopping force is in particular contrary to the closing force and causes the flap to remain in an open position or to effect a further opening, ie an enlargement of the pivoting angle about the flap pivot axis.
- the flap is inadvertently displaced back into the closed position.
- the energy storage element is arranged in the closed position of the flap such that a torque is rectified with the closing movement.
- the force exerted by the force storage element on the flap torque of the opening movement is rectified.
- the energy storage element is arranged in the closed position of the flap on the flap in an over-dead center position. During opening of the flap, the force storage element is displaced through the dead center, resulting in a change in direction of the force exerted by the force storage element torque.
- a flap assembly according to claim 9 comprises a simplified and improved embodiment of the energy storage element.
- the energy storage element is integrated in the linear actuator and in particular in a spindle actuator. This makes it possible that the available space and in particular a loading surface of the housing is additionally increased. It is also possible to integrate a friction element in the energy storage element. Such a friction element can support the compensation of the flap weight.
- a folding arrangement according to claim 10 enables a flexible arrangement of the energy storage element on the housing on the one hand and on the flap on the other. In particular, a direct interaction of the energy storage element with the housing and the flap is possible.
- a flap assembly according to claim 11 allows an advantageous flap movement.
- a space-saving opening movement of the flap is possible.
- the opening movement which is made possible by means of a four-joint hinge, essentially corresponds to a sliding of the flap relative to the housing. In particular, in a direction perpendicular to the housing opening a required space required is reduced.
- a flap assembly according to claim 12 allows a straightforward and effective displacement of the flap relative to the housing.
- a flap arrangement according to claim 13 enables an advantageous integration of a force storage element, as well as an advantageous articulation of the linear actuator to the four-bar linkage.
- a braking device is additionally or alternatively provided to a system friction, which provides one of the force acting on the flap in consequence of gravity closing force counteracting braking force.
- the brake is adjustable and / or directionally operable so that the braking force of the brake is adjustable and / or directionally fixed.
- the sum of the provided forces of the energy storage element and the brake device is particularly sufficient to hold the flap in any position relative to the housing. The brake device simplifies the handling of the flap assembly.
- a flap assembly according to claim 15 is designed particularly stable.
- a linear actuator is mounted on the housing so that it can absorb transverse forces.
- the transverse forces are oriented transversely and in particular perpendicular to a linear actuator longitudinal axis.
- the transverse forces are oriented in a flap plane predetermined by the flap.
- the guided displacement of the flap relative to the housing is stabilized.
- Such a flap arrangement is robust.
- An actuatable flap arrangement designated as a whole by 1 comprises a housing 2 which delimits a housing interior 3.
- the housing 2 comprises a housing frame 4, which according to the embodiment shown several together connected profile elements such as profile tubes or extruded profiles may have.
- the housing frame 4 is designed substantially cubic or cuboid. Side surfaces, an upper and a lower cover surface may be closed or clad, for example, with plate-shaped elements.
- a housing opening 5 is provided on one of the side surfaces.
- a flap 6 is pivotally articulated. The flap 6 is between a in Fig. 1 illustrated closed position, in which the housing opening 5 is covered by the flap 6, and a in Fig. 2 illustrated, maximum open position in which the housing opening 5 is not covered by the flap 6 and thus the housing interior 3 are accessible, pivotally.
- the flap 6 is designed substantially flat and has at an lower end an integrated handle 7 for a manual actuation of the flap 6. At an upper, the handle 7 opposite end of the flap 6 is curved and has a substantially circular segment-shaped, extending from the flap 6 substantially vertically away fastening element 8.
- the fastening element 8 is screwed to the flap 6.
- the fastening element 8 is fixedly connected to the flap 6.
- On the fastening element 8, a pin 9 is provided.
- the pin 9 is rotatably received in a U-shaped receptacle of a holding arm 10 about a flap pivot axis 11. Upon actuation of the flap 6, it is pivoted about the flap pivot axis 11.
- the holding arm 10 is fixedly attached to a substantially vertically oriented profile tube of the housing frame 4.
- the holding arm 10 is part of the housing frame 4.
- the flap pivot axis 11 is fixed to the housing.
- two fastening elements 8 are provided, which are each held by a pin 9 in a U-shaped recess of the holding arm 10 laterally on the housing frame 4.
- the fastening elements 8 are mounted on the flap 6 such that the respective pins 9 are arranged concentrically with each other and have a common flap pivot axis 11.
- a flap stopper 12 is provided, against which the flap 6 rests in the closed position. In this position, a pivot angle w of the flap 6 about the flap pivot axis 11 is 0 °.
- an actuating device 13 For actuating the flap 6 on the housing opening 5, an actuating device 13 is provided.
- the actuating device 13 comprises an electrical control unit 14, a linear actuator 15 and a coupling element 16 for connecting the linear actuator 15 to the flap 6. It is also conceivable that for actuating the flap 6 several actuation Devices 13 and in particular a plurality of linear actuators 15 are provided.
- the linear actuator 15 is executed according to the embodiment shown as a spindle actuator which in the 3 and 4 is shown enlarged.
- the spindle actuator 15 is not designed to be self-locking, so that a manual operation of the flap 6, so opening and closing the flap 6 by hand, is possible.
- the spindle actuator 15 has a linear actuator longitudinal axis 72 and an outer housing 17 to which four attachment eyes 18 are welded.
- attachment eyes 18 There may also be more or less than four attachment eyes 18 are provided.
- alternative attachment means may be provided on the outer housing 17, which is a Attachment of the spindle actuator 15 to the housing 2 of the flap assembly 1 allow.
- fastening means could be designed as connecting bolts or clamping elements with screw connections.
- the spindle actuator 15 is fixed to the housing.
- the spindle actuator 15 is in signal communication with the control unit 14.
- the spindle actuator 15 has a cable connection 19, via which it can be connected by means of a plug 20 with the electrical control unit 14.
- the electrical control unit 14 allows a controlled actuation of the flap 6, which will be discussed in more detail below.
- the spindle actuator 15 shown here has a driven by an electric motor 21 spindle 22 which is arranged in the housing 17.
- the spindle 22 corresponds to a spindle nut 23, which is designed as a drive tube and is connected by means of a drive tube-bead portion 24 with a guide tube 25.
- a claw-shaped connection 32 is provided for the pivotable articulation of the coupling element 16 on the linear actuator 15.
- the spindle 22 is at a gear 26 facing the end by means of a bearing 28 and a sip bearing 29 in the Housing 17 stored.
- a spindle guide 30 is provided at a side remote from the gear 26 end to which the spindle 22 is connected to the spindle nut 23.
- the spindle guide 30 allows axial securing of the spindle 22 along the linear actuation direction 27.
- braking device may be provided.
- the braking device is adjustable and / or direction-dependent in particular with regard to its braking force, ie a braking force exerted by the brake device on the spindle 22.
- a brake device is in itself from the DE 10 2008 061 115 A1 known. The brake device is described below with reference to Fig. 8 explained in more detail.
- the brake device 55 is connected via a sleeve 56 with a frictional connection, which in particular has a corrugated, star-shaped or polygonal, preferably three-, four- or six-edged cross section, on the drive side in torque transmitting manner directly or indirectly with the electric motor 21 via the Gear 26 connected.
- a frictional connection which in particular has a corrugated, star-shaped or polygonal, preferably three-, four- or six-edged cross section, on the drive side in torque transmitting manner directly or indirectly with the electric motor 21 via the Gear 26 connected.
- the brake device 55 may be connected to the electric motor 21 via a decoupling device. However, a deviating arrangement is possible.
- the brake device 55 is in particular directly connected to a drive shaft 57 of the transmission 26.
- the sleeve 56 is also rotatably connected to a driven-side shaft 58 and thus directly or indirectly connected to the spindle 22.
- the brake device 55 comprises a friction catch 59, which is pressed by a prestressed suspension device 60 in a pressing-on direction, in particular in the axial direction, against a friction lining 61.
- the friction catch 59 thus frictionally abuts the friction lining 61.
- a disk with a defined surface finish can also be used.
- the disc has a surface with a defined roughness or a defined toothing and thus reaches a predetermined coefficient of friction.
- the friction lining 61 is fixed in the axial direction and against rotations about the longitudinal axis 62 in the housing 2.
- it is fixedly connected to its frictional drive 59 in the direction of the longitudinal axis 62 opposite side with a friction washer 63, which with an axially fixed by means of a mechanical and / or thermal joining compound 64 in the housing 2 fixation ring 65 is glued or screwed.
- the connection 64 can be embodied, for example, as a bead, gusset or thermal welded connection.
- the friction catch 59 is rotatably mounted about the longitudinal axis 62, wherein upon rotation of the friction catch 59 about the longitudinal axis 62 of the friction pad 61, a frictional force on the friction catch 59 is exercised.
- the friction force exerted by the friction lining 61 on the friction catch 59 is adjustable via the spring stiffness of the suspension device 60.
- the suspension device 60 comprises a plurality of prestressed disc springs 66 arranged one behind the other along the longitudinal axis 62.
- the disc springs 66 alternative suspension elements, such as a helical compression spring to use.
- the brake device 55 further includes a freewheel 67.
- the freewheel 67 is disposed on the sleeve 56. On the output side, it adjoins an axial bearing 68.
- a sliding bearing for supporting the brake device 55 can of course also be provided.
- the freewheel 67 connects the sleeve 56 with the friction catch 59.
- the freewheel 67 is formed anisotropic, that is, the at a relative rotation of the friction catch 59 relative to the sleeve 56 via the freewheel 67 transmitted friction force is directionally different.
- the freewheel 67 preferably connects the sleeve 56 with the friction catch 59 in a rotationally fixed manner, while allowing a free, that is unrestrained rotation of the sleeve 56 against the friction catch 59 in the opposite direction.
- the freewheel 67 is thus a rotation of the output-side shaft 58 around the longitudinal axis 62 in a first rotational direction against rotation in a second, the first rotational direction opposite direction of rotation favors.
- the thrust bearing 68 is held by an integrated clamping ring 69 of a FixierHülse 70, which is fixed by means of a circumferential bead 71 in the housing 2 in the axial direction.
- the spindle actuator 15 is advantageously designed such that it can also absorb transverse forces, that is to say forces which are oriented transversely to the actuating direction 27.
- the spindle actuator 15 has an anti-rotation 45, which is designed as a concentric with the spindle 22 arranged radially-positive profile tube.
- the profile tube designed as a hexagonal tube.
- the anti-rotation device 45 has a non-circular inner contour oriented perpendicular to the linear actuator longitudinal axis 72. This integrated anti-rotation 45 is fixedly connected to the sump part bearing 29 and allows both in the radial and axial direction relative to the longitudinal axis 72 directed attachment.
- a Hall encoder 31 On the electric motor 21, a Hall encoder 31 is provided, which has in particular two offset by 90 ° on a board arranged Hall sensors.
- the Hall encoder 31 is in signal communication with the electrical control unit 14. Due to the Hall sensors offset with respect to an axis of rotation of the spindle 22, they cause Hall pulses which are spaced apart from each other in time during a rotary movement of the electric motor 21. From the sequence of pulses, the direction of rotation of the electric motor 21 and the spindle 22 are determined.
- the Hall encoder 31 makes it possible to detect the actuation direction 27, ie to retract or extend the guide tube 25.
- the linear actuation direction 27, which coincides with a longitudinal axis of the spindle actuator 15, is oriented perpendicular to the flap pivot axis 11.
- the coupling element 16 is a push rod, which is designed substantially rigid and has a high intrinsic stability and rigidity.
- the push rod 16 is pivotally connected at a first end about a first coupling element pivot axis 33 to the spindle actuator 15 and with a second end to a second coupling element pivot axis 34 pivotally connected to the flap 6.
- the push rod 16 is articulated on the linearly displaceable component, that is to say the guide tube 25, of the spindle actuator 15.
- the flap assembly 1 a force storage element 35, which serves to compensate for the dead weight of the flap 6.
- the energy storage element 35 is designed as a spring strut, which in Fig. 5 is shown as an enlarged sectional view.
- the spring strut 35 comprises a gas spring 36 and a pressure coil spring 37 arranged concentrically therewith.
- the gas spring 36 and the compression spring 37 are arranged concentrically relative to one another with respect to an energy storage element longitudinal axis 38.
- the gas spring 36 and the compression spring 37 have parallel oriented force action lines.
- the spring strut 35 has an outer tube 39 and a displaceable inner tube 40, wherein the tubes 39, 40 are displaceably guided along the force-storage element longitudinal axis 38 by means of ring guides 41 arranged therebetween.
- the compression spring 37 is in particular biased mounted in the energy storage element 35, so that the energy storage element 35 in the in Fig. 1 illustrated closed position of the flap 6 a compressive force along the force storage element longitudinal axis 38 on the housing frame 4 on the one hand and the fastening element 8 of the flap 6 on the other hand exerts.
- the energy storage element 35 has only a gas spring or a mechanical spring. It is also possible, and in particular depending on a mounting situation of the energy storage element 35, that instead of the compression spring 37, a tension spring is used.
- the energy storage element 35 allows a particularly advantageous handling of the flap 6 on the flap assembly 1.
- a closing force in the force storage element 35 acts on the flap 6. That means, the flap 6 remains in the closed position, so that in particular an unintentional and accidental opening of the flap 6 is prevented.
- the energy storage element longitudinal axis 38 is the line of action of the pressure force F of the energy storage element 35.
- the energy storage element 35 is in particular so installed on the flap assembly 1 that regardless of the position of the flap 6 is always a compressive force F is exercised.
- a compressive force F acts along the energy storage element longitudinal axis 38 on the first energy storage element pivot axis 43 and the second energy storage element pivot axis 44.
- the line of action 38 intersects the first and second force storage element pivot axes 43, 44.
- the compressive force F causes the force storage element 35 to always endeavor to be in an extended configuration according to FIG Fig. 2 to be relocated.
- the pressing force F acts on the first and second force storage element pivotal axes 43, 44.
- the first torque M 1 is exerted by the force storage element 35 about the flap pivot axis 11, which acts in a clockwise direction.
- the upper connection 42 of the energy storage element 35 is in the closed position of the flap 6 with respect to the line of action 38 on a first side, according to Fig. 1 left, arranged by the flap pivot axis 11.
- an upper connection 42 of the energy storage element 35 is immersed over a dead center. The dead center is reached when the housing-fixed flap pivot axis 11, the energy storage element longitudinal axis 38 intersects. According to the embodiment shown, this is approximately at the pivot angle w of the flap 6 about the flap pivot axis 11 by about 5 ° in the counterclockwise direction, starting from the in Fig.
- the swivel angle at which the dead center of the flap kinematics is reached is also referred to as the minimum swivel angle W min .
- the connection 42 is rotated about the flap pivot axis 11 in the counterclockwise direction.
- the upper connection 42 is then on a second side opposite the first side line of action 38, as shown in FIG Fig. 2 right of arranged the flap pivot axis 11.
- the compressive force F caused by the pressure spring 37 of the energy storage element 35, which acts along the energy storage element longitudinal axis 38, causes a second torque M 2 with respect to the flap pivot axis 11.
- the second torque M 2 is oriented in the counterclockwise direction.
- the second torque M 2 is thus oriented counter to the first torque M 1 .
- the displacement of the flap 6 allows a directional reversal of the torque when passing through the dead center of the flap kinematics. This means that when the minimum pivot angle W min is exceeded, ie when the dead center of the flap kinematics is exceeded, the energy storage element 35 exerts a holding force on the flap 6, so that the flap 6 remains open and, in particular, does not close unintentionally and automatically , Pinching is avoided.
- the energy storage element 35 is designed in particular such that it substantially equalizes the dead weight of the flap 6. It is also possible to provide more than one force storage element 35 in order to equalize the dead weight of the flap 6. In this case, it is possible, the individual energy storage elements small, d. H. with little power requirement, to dimension.
- the electric motor 21 of the spindle actuator 15 can be dimensioned correspondingly small. In particular, the spindle actuator 15 has to apply only small forces in this case in order to allow opening or closing of the flap 6.
- the push rod 16 may also be made small, in particular thin.
- the flap 6 is characterized in that the spindle actuator 15 of the electrical control unit 14, a voltage pulse receives.
- the electric motor 21 is activated, the spindle 22 is driven and the guide tube 25 is extended by means of the spindle nut 23 along the linear actuation direction 27.
- the linear extension movement is transmitted from the push rod 16 to the fastening element 8 and thus to the flap 6.
- the flap 6 is rotated about the flap pivot axis 11 in the counterclockwise direction, that is opened. In the in Fig. 2 shown opened position, the flap 6 is pivoted relative to the closed position by the pivot angle w of about 115 °.
- the flap arrangement 1 is closed, ie an inverted voltage pulse is transmitted to the spindle actuator 15 by the electrical control unit 14.
- the electric motor 21 and the spindle 22 are rotated in the opposite direction and the guide tube 25 is retracted via the spindle nut 23 along the linear actuating direction 27.
- the spindle actuator 15 is fixedly attached to the housing 2 and in particular to the housing frame 4, the spindle actuator 15 experiences exclusively a linear movement and in particular no rotational movement. A required to pivot the flap 6 rotational movement is made possible by the push rod 16.
- the space requirement of the spindle actuator 15 is fixed and changes during the opening and closing of the flap 6 exclusively along the actuation direction 27.
- the spindle actuator 15 thus does not limit a loading cross-section of the flap assembly 1.
- loading cross-section a free surface can be viewed on the housing opening 5, through which a loading can take place from outside the flap assembly 1 in the housing interior 3.
- the actuating device 13 has the advantage that it is listed in the opening area of the flap assembly 1 optically inconspicuous. Also one lateral accessibility, ie accessibility in one direction transversely and in particular perpendicular to the plane according to Fig. 1 is at most slightly affected.
- the flap assembly 1 is manually operable because the spindle actuator 15 is not designed to be self-locking. Characterized in that the spindle 21 is connected in the spindle actuator 15 via the gear 26 directly to the electric motor 21, the flap 6 is directly coupled to the Hall encoder 31 on the electric motor 21. This means that the electric control unit 14 also detects the manual operation of the flap 6. In particular, it is possible to detect a current position of the flap 6, even if the current position has been set manually.
- the electric control unit 14 has a reference. This means that in this position, the electrical control unit 14 can be set to the value zero, for example.
- the Hall encoder 31 allows the detection of the revolutions of the electric motor 21. The number of engine revolutions can be transmitted to the electrical control unit 14 and stored there.
- the Hall encoder 31 is in particular mounted directly on the electric motor 21. Accordingly, it is possible to have a maximum opening position of the flap 6, which in Fig. 2 is shown to be determined by the number of rotations required for the electric motor 21. In particular, there is a direct relationship between the swivel angle w, a stroke of the spindle actuator 15 and the number of engine revolutions, that is, the Hall impulses, of the electric motor 21.
- the flap assembly 1 has improved safety requirements. In particular, a pinch protection in the flap assembly 1 is improved.
- the electrical control unit 14 for adjusting the flap 6 in the spindle actuator 15 occurring force curve and thus a required electrical power consumption is known.
- the force curve or the power requirement can be determined by means of the electrical control unit 14. Due to the kinematics of the flap arrangement 1, the force curve and thus the power requirement along an opening or closing movement of the flap 6 is not constant.
- a required energy requirement is simulated in the electrical control unit 14. Accordingly, it is possible to supply the spindle actuator 15 of the electrical control unit 14 depending on the current pivot angle w or opening angle only with the actual necessary electrical power according to the determined power requirement. This can be done for example by means of different pulse width modulation at a constant supply voltage.
- the electrical control unit 14 detects a deviating, in particular increased, power requirement of the spindle actuator 15. In this case, the electrical control unit interrupts 14 automatically the electrical voltage. The operation of the spindle actuator 15 is stopped. It is conceivable that the electrical control unit 14 is programmed such that in such a pinching case, an automatic opening movement by a few angular degrees with respect to a rotation about the flap pivot axis 11 takes place. By simulating the kinematics curve in the electrical control unit 14, a comparatively sensitive and direct anti-trap protection is provided.
- the main difference with respect to the first embodiment is that the flap 6a is pivotally hinged to the housing 2a by means of a four-bar hinge 46.
- the four-bar hinge 46 includes a first, in Fig. 6 shown above flap lever 47 and a second, in Fig. 6
- the first flap lever 47 is pivoted about a first hinge pivot axis 49 on the housing 2a and about a second hinge pivot axis 50 on the flap 6a.
- the second flap lever 48 is pivoted about a third hinge pivot axis 51 on the housing 2a and about a fourth hinge pivot axis 52 on the flap 6a.
- the four-joint hinge 46 thus has four hinge pivot axes 49 to 52. Due to the use of the four-bar hinge 46, the opening movement of the flap 6a is advantageous and space-saving, in particular in a direction oriented perpendicular to the housing opening 5 direction feasible.
- the linear actuator 15 is pivotally connected to the first flap lever 47 via the coupling element 16a about the second coupling element pivot axis 34a.
- a stopper member 53 in the form of a rubber stopper 54 is provided, on which the flap 6a in the open position according to FIG Fig. 7 rests with a back.
- the coupling element 16a is pivoted about the first coupling element pivot axis 33 to the linear actuator 15 pivotally.
- the energy storage element 35a is pivoted at a first end about a first energy storage element pivot axis 43a to the housing frame 4a of the housing 2a. At a second end, the energy storage element 35a is pivotally connected to the second flap lever 48 about a second force storage element pivot axis 44a. Also, the flap assembly 1a according to the second embodiment allows the advantageous operation of the flap 6a. In particular, the energy storage element 35a is advantageously hinged to the housing 2a, so that the flap 6a in the closed position according to Fig. 6 kept closed and in the open position according to Fig. 7 is stopped.
- a compressive force caused by the compression spring 37 of the energy storage element 35a which acts along the energy storage element longitudinal axis 38a, causes a torque around the housing-fixed third hinge pivot axis 51 such that an opening or closing movement is supported.
- Fig. 6 is a corresponding torque in a clockwise direction and according to Fig. 7 oriented counterclockwise.
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Abstract
Description
Die Anmeldung betrifft eine betätigbare Klappenanordnung.The application relates to an actuatable flap arrangement.
Betätigbare Klappenanordnungen sind beispielsweise aus dem Automobilbereich in Form einer Heckklappe oder aus dem Industriebereich bekannt, wo Maschinen und Anlagen beispielsweise aus Sicherheitsgründen mittels einer betätigbaren Klappe verschlossen werden können. Zur Betätigung der Klappen werden beispielsweise elektromechanische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren verwendet. Je nach Verwendungszweck werden unterschiedliche, zum Teil gegensätzliche Anforderungen an eine betätigbare Klappenanordnung und an deren Handhabung gestellt.Actuatable flap arrangements are known, for example, from the field of automobiles in the form of a tailgate or from the industrial sector, where machines and systems can be closed, for example for safety reasons, by means of an actuatable flap. For actuating the flaps, for example, electromechanical, pneumatic or hydraulic actuators are used. Depending on the purpose of different, sometimes conflicting requirements for an operable flap assembly and their handling are provided.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine betätigbare Klappenanordnung zu verbessern und insbesondere deren Handhabung zu vereinfachen sowie anwenderfreundlicher auszuführen.It is the object of the present invention to improve an operable flap assembly and in particular to simplify their handling and to perform user-friendly.
Diese Aufgabe wird durch eine betätigbare Klappenanordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen in nicht naheliegender Weise gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Klappe zum Öffnen und Schließen einer Gehäuseöffnung eines Gehäuses mittels einer Betätigungs-Vorrichtung betätigbar, also schwenkbar ist. Weiterhin ist ein Kraftspeicher-Element vorgesehen, um das Eigengewicht der Klappe zu kompensieren. Es ist insbesondere möglich, mehr als ein Kraftspeicher-Element vorzusehen, um das gesamte Klappen-Eigengewicht zu egalisieren. In diesem Fall ist die Betätigungs-Vorrichtung, die einen Linear-Aktuator und ein Kupplungs-Element zum Verbinden des Linear-Aktuators mit der Klappe aufweist, ausschließlich derart auszulegen und zu dimensionieren, dass lediglich eine Kraftdifferenz zum Öffnen und Schließen der Klappe bereitgestellt wird. Insbesondere kann das Kraftspeicher-Element derart ausgelegt werden, dass ein erforderlicher Kinematik-Kraftbedarf der Klappe bereitgestellt werden kann. Insbesondere ist es möglich, dass die Betätigungs-Vorrichtung und insbesondere der Linear-Aktuator eine Systemreibung aufweist. Die Systemreibung ist derart vorgesehen, dass eine, insbesondere inhärente, Reibungskraft einer infolge der Schwerkraft auf die Klappe wirkenden Schließkraft entgegenwirkt. Die Summe der bereitgestellten Kräfte des Kraftspeicher-Elements und der Reibkräfte ist insbesondere ausreichend, die Klappe in einer beliebigen Position gegenüber dem Gehäuse zu halten. Insbesondere kann die Systemreibung als Eigenreibung in einem Spindel-Aktuator ausgeführt sein. Der Linear-Aktuator kann klein, d. h. mit vergleichsweise geringem Leistungsangebot, dimensioniert werden. Insbesondere ist lediglich eine von dem Kraftspeicher-Element ausgeübte Schließkraft oder Aufhaltekraft zu überwinden.This object is achieved by an operable flap assembly with the features specified in claim 1 in not obvious way. The essence of the invention is that a flap for opening and closing a housing opening of a housing by means of an actuating device actuated, that is pivotable. Furthermore, a force storage element is provided to compensate for the weight of the flap. In particular, it is possible to provide more than one energy storage element in order to equalize the total weight of the flap. In this case, the actuating device, which has a linear actuator and a coupling element for connecting the linear actuator to the flap, exclusively to be interpreted and dimensioned such that only a force difference for opening and closing the flap provided becomes. In particular, the energy storage element can be designed such that a required kinematics power requirement of the flap can be provided. In particular, it is possible that the actuating device and in particular the linear actuator has a system friction. The system friction is provided such that a, in particular inherent, frictional force counteracts a closing force acting on the flap as a result of gravity. The sum of the provided forces of the energy storage element and the frictional forces is particularly sufficient to hold the flap in any position relative to the housing. In particular, the system friction can be embodied as a natural friction in a spindle actuator. The linear actuator can be small, ie dimensioned with comparatively low power supply. In particular, only one of the force storage element exerted closing force or stopping force is overcome.
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 2 ermöglicht eine verbesserte Zugänglichkeit der Gehäuseöffnung. Insbesondere ist eine von der Gehäuse-öffnung festgelegte Beladungsfläche oder ein Beladungsquerschnitt des Gehäuses durch die Betätigungs-Vorrichtung, also den Linear-Aktuator und das Kupplungs-Element, nicht beeinträchtigt. Auch eine Zugänglichkeit von der Seite, d. h. in einer Richtung parallel zur Gehäuseöffnung, ist durch die Betätigungs-Vorrichtung im Wesentlichen nicht beeinträchtigt. Weiterhin ist die Betätigungs-Vorrichtung robust ausgeführt. Dadurch, dass der Linear-Aktuator fest an dem Gehäuse angeordnet ist, ist eine Kraftaufnahme und Kraftübertragung von dem Linear-Aktuator auf das Gehäuse verbessert.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 3 ermöglicht ein unkompliziertes Öffnen und Schließen der Gehäuseöffnung mittels der direkt an dem Gehäuse angelenkten Klappe.A flap arrangement according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 4 ermöglicht eine verbesserte Handhabung der Betätigungs-Vorrichtung. Die Ausführung des Linear-Aktuators als Spindel-Aktuator stellt eine besonders robuste Ausführung des Aktuators dar. Insbesondere ist es möglich, den Spindel-Aktuator nicht selbsthemmend auszuführen. Dadurch ist es möglich, die Klappe auch manuell betätigen zu können, also ohne dass der Spindel-Aktuator von einem Antrieb angetrieben wird. Der Spindel-Aktuator ermöglicht eine Längsbewegung entlang einer linearen Betätigungs-Richtung, die insbesondere senkrecht zu einer Klappen-Schwenkachse orientiert ist.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 5 garantiert erhöhte Sicherheitsanforderungen. Insbesondere ist es möglich, mittels einer Steuerungs-Einheit, die mit der Betätigungs-Vorrichtung und insbesondere mit dem Linear-Aktuator in Signalverbindung steht, eine aktuelle Position der Klappe zu erfassen. Insbesondere kann ein zum Betätigen der Klappe erforderlicher Leistungsbedarf in der Steuerungs-Einheit hinterlegt sein. Sobald insbesondere beim Schließen der Klappenanordnung dieser hinterlegte, maximal erforderliche Leistungsbedarf, der beispielsweise einen maximal erforderlichen Wert für die elektrische Leistung aufweist, überschritten wird, kann dies als Indiz für eine Fehlfunktion der Klappe oder auf ein Einklemmen eines Gegenstandes oder einer Person dienen. Insbesondere ist es möglich, den erforderlichen Leistungsbedarf als Leistungsprofil, das von der aktuellen Schwenkposition der Klappe abhängig ist, in der Steuerungs-Einheit zu hinterlegen. Dadurch ist es möglich, in jeder Position der Klappe gegenüber dem Gehäuse eine Fehlfunktion zu erfassen. Der Einklemmschutz der Klappenanordnung ist verbessert. Das Unfallrisiko ist minimiert. Insbesondere ermöglicht die Steuerungs-Einheit ein Stoppen des Linear-Aktuators, sobald ein in der Steuerungs-Einheit festgelegter maximaler Leistungswert überschritten wird, so dass eine Schließbewegung der Klappe automatisch unterbrochen wird.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 6 weist eine erhöhte Stabilität und Robustheit auf. Gleichzeitig ist die Kinematik, insbesondere eine Schwenkbarkeit der Klappe, nicht beeinträchtigt.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 7 ist besonders beanspruchungsgerecht ausgeführt. Dadurch ist es möglich, dass der Linear-Aktuator vergleichsweise klein dimensioniert werden kann. Insbesondere ist es möglich, dass das Kupplungs-Element, das insbesondere als Stange, insbesondere als Schubstange, ausgeführt sein kann, klein und insbesondere mit reduziertem Belastungsquerschnitt ausgeführt ist. Das Kupplungs-Element ist unscheinbar und beeinträchtigt die ästhetische Erscheinung des geöffneten Gehäuses im Wesentlichen nicht. Es ist vorteilhaft, wenn der Linear-Aktuator zur Aufnahme von quer zu einer linearen Betätigungs-Richtung orientiert ist. Dadurch, dass das Kupplungs-Element sowohl an dem Linear-Aktuator als auch an der Klappe jeweils schwenkbar angelenkt ist, kann die Schwenkbewegung der Klappe direkt und unkompliziert von dem Kupplungs-Element auf den Linear-Aktuator übertragen werden, ohne dass die Zugänglichkeit der Gehäuse-Öffnung beeinträchtigt ist. Der Linear-Aktuator kann fest an dem Gehäuse befestigt sein, da die zweifach schwenkbar angelenkte Schubstange die Schwenkbewegung der Klappe ermöglicht.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 8 ermöglicht eine besonders vorteilhafte Handhabung. Dadurch, dass das Kraftspeicher-Element in einer geschlossenen Position der Klappe eine Schließkraft auf die Klappe ausübt, verbleibt die Klappe in der geschlossenen Position. Insbesondere ist dadurch vermieden, dass sich die Klappe unbeabsichtigt und insbesondere selbsttätig öffnet, d. h. aus der geschlossenen Position herausbewegt. Gleichzeitig ist es ermöglicht, dass das Kraftspeicher-Element eine Aufhaltekraft auf die Klappe ausübt, wenn sich die Klappe in einer geöffneten Position befindet. Eine geöffnete Position der Klappe ist beispielsweise dann erreicht, wenn ein Mindest-Schwenkwinkel der Klappe um die Klappen-Schwenkachse erreicht ist. Die Aufhaltekraft ist insbesondere der Schließkraft entgegengerichtet und bewirkt, dass die Klappe in einer geöffneten Position verbleibt oder ein weiteres Öffnen, d. h. ein Vergrößern des Schwenkwinkels um die Klappen-Schwenkachse, bewirkt. Insbesondere ist dadurch vermieden, dass die Klappe unbeabsichtigterweise in die geschlossene Position zurück verlagert wird. Eine derartige vorteilhafte Verwendung des Kraftspeicher-Elements kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, dass das Kraftspeicher-Element in der geschlossenen Position der Klappe derart angeordnet ist, dass ein Drehmoment mit der Schließbewegung gleichgerichtet ist. Dagegen ist in der geöffneten Position der Klappe das von dem Kraftspeicher-Element auf die Klappe ausgeübte Drehmoment der Öffnungsbewegung gleichgerichtet. Insbesondere ist das Kraftspeicher-Element in der geschlossenen Position der Klappe an der Klappe in einer Über-Totpunktposition angeordnet. Während des Öffnens der Klappe wird das Kraftspeicher-Element durch den Totpunkt hindurch verlagert, woraus ein Richtungswechsel des von dem Kraftspeicher-Elements ausgeübten Drehmoments resultiert. Das bedeutet, dass bei Unterschreiten des Mindest-Schwenkwinkels, d. h. bei Überschreiten des Totpunkts der Klappenkinematik, eine zum Schließen der Klappe erforderliche Schließkraft ausschließlich durch das Kraftspeicher-Element aufgebracht werden kann. Insbesondere ist es dann nicht erforderlich, dass eine von dem Linear-Aktuator ausgeübte Schließkraft zur Verfügung gestellt wird. Dadurch ist der Einklemmschutz insbesondere in dem kritischen Einklemmbereich eines unteren Schließbereichs der Klappenanordnung verbessert.A flap assembly according to claim 8 allows a particularly advantageous handling. Characterized in that the force storage element in a closed position of the flap exerts a closing force on the flap, the flap remains in the closed position. In particular, this avoids that the flap unintentionally and in particular automatically opens, that is moved out of the closed position. At the same time, it is possible for the force storage element to exert a stopping force on the flap when the flap is in an open position. An open position of the flap is achieved, for example, when a minimum pivot angle of the flap is reached around the flap pivot axis. The stopping force is in particular contrary to the closing force and causes the flap to remain in an open position or to effect a further opening, ie an enlargement of the pivoting angle about the flap pivot axis. In particular, this avoids that the flap is inadvertently displaced back into the closed position. Such an advantageous use of the energy storage element can be made possible in particular in that the energy storage element is arranged in the closed position of the flap such that a torque is rectified with the closing movement. In contrast, in the open position of the flap, the force exerted by the force storage element on the flap torque of the opening movement is rectified. In particular, the energy storage element is arranged in the closed position of the flap on the flap in an over-dead center position. During opening of the flap, the force storage element is displaced through the dead center, resulting in a change in direction of the force exerted by the force storage element torque. This means that when falling below the minimum pivot angle, ie when the dead center of the flap kinematics is exceeded, a closing force required to close the flap can be applied exclusively by the energy storage element. In particular, then it is not necessary that a force exerted by the linear actuator closing force is provided. As a result, the anti-pinch protection is improved, in particular in the critical pinching area of a lower closing area of the flap arrangement.
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 9 weist eine vereinfachte und verbesserte Ausführung des Kraftspeicher-Elements auf. Insbesondere ist es möglich, dass das Kraftspeicher-Element in den Linear-Aktuator und insbesondere in einen Spindel-Aktuator integriert ist. Dadurch ist es möglich, dass der zur Verfügung stehende Bauraum und insbesondere eine Beladungsfläche des Gehäuses zusätzlich vergrößert ist. Es ist auch möglich, in das Kraftspeicher-Element ein Reib-Element zu integrieren. Ein derartiges Reib-Element kann die Kompensation des Klappen-Eigengewichts unterstützen.A flap assembly according to
Eine Klappeanordnung nach Anspruch 10 ermöglicht eine flexible Anordnung des Kraftspeicher-Elements an dem Gehäuse einerseits und an der Klappe andererseits. Insbesondere ist eine direkte Interaktion des Kraftspeicher-Elements mit dem Gehäuse und der Klappe ermöglicht.A folding arrangement according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 11 ermöglicht eine vorteilhafte Klappenbewegung. Insbesondere ist eine raumsparende Öffnungsbewegung der Klappe möglich. Die Öffnungsbewegung, die mittels eines Viergelenk-Scharniers ermöglicht wird, entspricht im Wesentlichen einem Aufschieben der Klappe gegenüber dem Gehäuse. Insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Gehäuseöffnung ist ein erforderlicher Platzbedarf reduziert.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 12 ermöglicht eine unkomplizierte und effektive Verlagerung der Klappe gegenüber dem Gehäuse.A flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 13 ermöglicht eine vorteilhafte Integration eines Kraftspeicher-Elements, sowie eine vorteilhafte Anlenkung des Linear-Aktuators an das Viergelenk-Scharnier.A flap arrangement according to
Bei einer Klappenanordnung nach Anspruch 14 ist zusätzlich oder alternativ zu einer Systemreibung eine Brems-Einrichtung vorgesehen, die eine der auf die Klappe in Folge der Schwerkraft wirkenden Schließkraft entgegenwirkende Bremskraft bereitstellt. Insbesondere ist die Bremse derart einstellbar und/oder richtungsabhängig betätigbar, dass die Bremskraft der Bremse einstellbar und/oder richtungsabhängig festlegbar ist. Die Summe der bereitgestellten Kräfte des Kraftspeicher-Elements und der Brems-Einrichtung ist insbesondere ausreichend, um die Klappe in einer beliebigen Position gegenüber dem Gehäuse zu halten. Die Brems-Einrichtung vereinfacht die Handhabung der Klappenanordnung.In a flap assembly according to
Eine Klappenanordnung nach Anspruch 15 ist besonders stabil ausgeführt. Ein Linear-Aktuator ist derart am Gehäuse befestigt, dass er Querkräfte aufnehmen kann. Die Querkräfte sind quer und insbesondere senkrecht zu einer Linear-Aktuator-Längsachse orientiert. Insbesondere sind die Querkräfte in einer von der Klappe vorgegebenen Klappen-Ebene orientiert. Die geführte Verlagerung der Klappe gegenüber dem Gehäuse ist stabilisiert. Eine derartige Klappenanordnung ist robust.A flap assembly according to
Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einer Klappe in einer geschlossenen Position,
- Fig. 2
- eine
Fig. 1 entsprechende Darstellung der Klappenanordnung in einer geöffneten Position der Klappe, - Fig. 3
- eine vergrößerte Draufsicht auf einen Linear-Aktuator,
- Fig. 4
- einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in
Fig. 3 , - Fig. 5
- einen Längsschnitt eines Kraftspeicher-Elements,
- Fig. 6
- eine
Fig. 1 entsprechende Seitenansicht einer Klappenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Klappe in einer geschlossenen Position, - Fig. 7
- eine
Fig. 6 entsprechende Darstellung mit der Klappe in einer geöffneten Position, und - Fig. 8
- eine vergrößerte Detailansicht einer Linear-Aktuator gemäß
Fig. 4 mit einer Brems-Einrichtung.
- Fig. 1
- a side view of a flap assembly according to the invention according to a first embodiment of a flap in a closed position,
- Fig. 2
- a
Fig. 1 corresponding representation of the flap arrangement in an open position of the flap, - Fig. 3
- an enlarged plan view of a linear actuator,
- Fig. 4
- a longitudinal section along the section line IV-IV in
Fig. 3 . - Fig. 5
- a longitudinal section of an energy storage element,
- Fig. 6
- a
Fig. 1 corresponding side view of a flap assembly according to a second embodiment with the flap in a closed position, - Fig. 7
- a
Fig. 6 corresponding representation with the flap in an open position, and - Fig. 8
- an enlarged detail view of a linear actuator according to
Fig. 4 with a brake device.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Die Klappe 6 ist im Wesentlichen eben ausgeführt und weist an einem unteren Ende einen integrierten Griff 7 für eine manuelle Betätigung der Klappe 6 auf. An einem oberen, dem Griff 7 gegenüberliegenden Ende ist die Klappe 6 gekrümmt ausgeführt und weist ein im Wesentlichen kreissegmentförmiges, sich von der Klappe 6 im Wesentlichen senkrecht weg erstreckendes Befestigungs-Element 8 auf. Das Befestigungs-Element 8 ist an die Klappe 6 angeschraubt. Das Befestigungs-Element 8 ist mit der Klappe 6 fest verbunden. An dem Befestigungs-Element 8 ist ein Zapfen 9 vorgesehen. Der Zapfen 9 ist in einer U-förmigen Aufnahme eines Halte-Arms 10 drehbar um eine Klappen-Schwenkachse 11 aufgenommen. Bei einer Betätigung der Klappe 6 wird diese um die Klappen-Schwenkachse 11 geschwenkt. Der Halte-Arm 10 ist fest an einem im Wesentlichen vertikal orientierten Profilrohr des Gehäuse-Rahmens 4 angebracht. Der Halte-Arm 10 ist Teil des Gehäuse-Rahmens 4. Die Klappen-Schwenkachse 11 ist gehäusefest. An der Klappe 6 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Befestigungs-Elemente 8 vorgesehen, die jeweils mittels eines Zapfens 9 in einer U-förmigen Ausnehmung des Halte-Arms 10 seitlich an dem Gehäuse-Rahmen 4 gehalten sind. Die Befestigungs-Elemente 8 sind derart an der Klappe 6 angebracht, dass die jeweiligen Zapfen 9 konzentrisch zueinander angeordnet sind und eine gemeinsame Klappen-Schwenkachse 11 aufweisen.The
An einem unteren, dem Halte-Arm 10 gegenüberliegenden Ende des im Wesentlichen vertikalen Profilrohrs des Gehäuse-Rahmens 4 ist ein Klappen-Anschlag 12 vorgesehen, an dem die Klappe 6 in der geschlossenen Position anliegt. In dieser Position beträgt ein Schwenkwinkel w der Klappe 6 um die Klappen-Schwenkachse 11 0°.At a lower, the holding
Zum Betätigen der Klappe 6 an der Gehäuse-Öffnung 5 ist eine Betätigungs-Vorrichtung 13 vorgesehen. Die Betätigungs-Vorrichtung 13 umfasst eine elektrische Steuerungs-Einheit 14, einen Linear-Aktuator 15 und ein Kupplungs-Element 16 zum Verbinden des Linear-Aktuators 15 mit der Klappe 6. Es ist auch denkbar, dass zur Betätigung der Klappe 6 mehrere Betätigungs-Vorrichtungen 13 und insbesondere mehrere Linear-Aktuatoren 15 vorgesehen sind. Der Linear-Aktuator 15 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Spindel-Aktuator ausgeführt, der in den
An den Befestigungs-Augen 18 ist der Spindel-Aktuator 15 an das Gehäuse 2 der Klappenanordnung 1 angeschraubt. Der Spindel-Aktuator 15 ist gehäusefest. Der Spindel-Aktuator 15 steht in Signalverbindung mit der Steuerungs-Einheit 14. Dazu weist der Spindel-Aktuator 15 eine KabelVerbindung 19 auf, über die er mittels eines Steckers 20 mit der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 verbindbar ist. Die elektrische Steuerungs-Einheit 14 ermöglicht ein gesteuertes Betätigen der Klappe 6, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird.At the
Der Aufbau und die Funktionsweise eines derartigen Spindel-Aktuators 15 sind im Wesentlichen aus der
Der hier gezeigte Spindel-Aktuator 15 weist eine von einem Elektromotor 21 angetrieben Spindel 22 auf, die in dem Gehäuse 17 angeordnet ist. Mit der Spindel 22 korrespondiert eine Spindelmutter 23, die als Antriebsrohr ausgeführt ist und mittels eines Antriebsrohr-Sickenteils 24 mit einem Führungsrohr 25 verbunden ist. An dem entlang der linearen Betätigungs-Richtung 27 verlagerbaren Führungsrohr 25 ist eine klauenförmige Anbindung 32 zur schwenkbaren Anlenkung des Kupplungs-Elements 16 an dem Linear-Aktuator 15 vorgesehen. Ausgehend von dem Elektromotor 21 wird über ein Getriebe 26 und eine Kupplung eine Drehbewegung auf die Spindel 22 übertragen, die an der Spindelmutter 23 in eine Linearbewegung entlang einer linearen Betätigungs-Richtung 27 umgesetzt wird. Je nach Drehrichtung der Spindel 22 erfolgt dabei ein Ausfahren bzw. ein Einfahren des Führungsrohrs 25 entlang der linearen Betätigungs-Richtung 27 gegenüber dem Gehäuse 17. Die Spindel 22 ist an einem dem Getriebe 26 zugewandten Ende mittels eines Lagers 28 und einem Sickenteil-Lager 29 in dem Gehäuse 17 gelagert. An einem dem Getriebe 26 abgewandten Ende, an dem die Spindel 22 mit der Spindelmutter 23 verbunden ist, ist eine Spindelführung 30 vorgesehen. Die Spindelführung 30 ermöglicht eine axiale Sicherung der Spindel 22 entlang der linearen Betätigungs-Richtung 27.The
Insbesondere zwischen dem Getriebe 26 und der Spindel 22 kann eine in
Die Brems-Einrichtung 55 ist über eine Hülse 56 mit einer kraftschlüssigen Verbindung, die insbesondere einen geriffelten, sternförmigen oder polygonalen, vorzugsweise drei-, vier- oder sechs-kantigen Querschnitt aufweist, antriebsseitig in drehmomentübertragender Weise direkt oder indirekt mit dem Elektromotor 21 über das Getriebe 26 verbunden. Anstelle der kraftschlüssigen Verbindung ist auch eine Passfeder-Verbindung möglich, die in der
Die Brems-Einrichtung 55 umfasst eine Reib-Mitnahme 59, welche von einer vorgespannten Federungs-Einrichtung 60 in einer Anpress-Richtung, insbesondere in Axialrichtung, gegen einen Reib-Belag 61 gedrückt wird. Die Reib-Mitnahme 59 liegt somit reibschlüssig am Reib-Belag 61 an.The
Anstatt der Reib-Belags 61 kann auch eine Scheibe mit einer definierten Oberflächenbeschaffenheit zum Einsatz kommen. Die Scheibe weist eine Oberfläche mit einer definierten Rauheit oder einer definierten Verzahnung auf und erreicht somit eine vorbestimmte Reibungszahl.Instead of the friction lining 61, a disk with a defined surface finish can also be used. The disc has a surface with a defined roughness or a defined toothing and thus reaches a predetermined coefficient of friction.
Der Reib-Belag 61 ist in Axialrichtung und gegen Drehungen um die Längsachse 62 im Gehäuse 2 festgelegt. Er ist hierzu auf seiner der Reib-Mitnahme 59 in Richtung der Längsachse 62 gegenüberliegenden Seite fest mit einer Reib-Scheibe 63 verbunden, welche mit einem mittels einer in einem mechanischen und/oder thermischen Fügeverfahren hergestellten Verbindung 64 im Gehäuse 2 axial fixierten Fixierungs-Ring 65 verklebt oder verschraubt ist. Die Verbindung 64 kann beispielsweise als Sicke, Zwickung oder thermische Schweißverbindung ausgeführt sein.The friction lining 61 is fixed in the axial direction and against rotations about the
Die Reib-Mitnahme 59 ist um die Längsachse 62 drehbar gelagert, wobei bei einer Drehung der Reib-Mitnahme 59 um die Längsachse 62 vom Reib-Belag 61 eine Reibungskraft auf die Reib-Mitnahme 59 ausgeübt wird. Die vom Reib-Belag 61 auf die Reib-Mitnahme 59 ausgeübte Reibungskraft ist über die Federhärte der Federungs-Einrichtung 60 einstellbar. Die Federungs-Einrichtung 60 umfasst mehrere, entlang der Längsachse 62 hintereinander angeordnete, vorgespannte Tellerfedern 66. Es ist jedoch ebenso denkbar, anstelle der Tellerfedern 66 alternative Federungs-Elemente, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, einzusetzen.The
Die Brems-Einrichtung 55 umfasst des Weiteren einen Freilauf 67. Der Freilauf 67 ist auf der Hülse 56 angeordnet. Er grenzt abtriebsseitig an ein Axial-Lager 68. Anstelle des als Kugel- oder Rollenlagers ausgebildeten Axial-Lagers 68 kann jedoch selbstverständlich auch ein Gleitlager zur Lagerung der Brems-Einrichtung 55 vorgesehen sein. Der Freilauf 67 verbindet die Hülse 56 mit der Reib-Mitnahme 59. Der Freilauf 67 ist anisotrop ausgebildet, das heißt die bei einer relativen Verdrehung der Reib-Mitnahme 59 gegenüber der Hülse 56 über den Freilauf 67 übertragene Reibungskraft ist richtungsabhängig verschieden. Der Freilauf 67 verbindet vorzugsweise die Hülse 56 mit der Reib-Mitnahme 59 in einer Richtung drehfest, während er eine freie, das heißt ungebremste Drehung der Hülse 56 gegen die Reib-Mitnahme 59 in entgegengesetzter Richtung ermöglicht. Mittels des Freilaufs 67 ist somit eine Drehung der abtriebsseitigen Welle 58 um die Längsachse 62 in einer ersten Drehrichtung gegenüber einer Drehung in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung begünstigt.The
Das Axiallager 68 ist von einem integrierten Spannring 69 einer FixierHülse 70, welche mittels einer umlaufenden Sicke 71 im Gehäuse 2 in Axialrichtung fixiert ist, gehalten.The
Der Spindel-Aktuator 15 ist vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass er auch Querkräfte, also Kräfte, die quer zur Betätigungs-Richtung 27 orientiert sind, aufnehmen kann. Der Spindel-Aktuator 15 weist eine Verdrehsicherung 45 auf, die als ein konzentrisch zur Spindel 22 angeordnetes radial-formschlüssiges Profil-Rohr ausgeführt ist. Insbesondere ist das Profil-Rohr als Sechskant-Rohr ausgeführt. Die Verdrehsicherung 45 weist eine senkrecht zur Linear-Aktuator-Längsachse 72 orientierte, unrunde InnenKontur auf. Diese integrierte Verdrehsicherung 45 ist fest mit dem Sickenteil-Lager 29 verbunden und ermöglicht eine sowohl in radialer als auch axialer Richtung bezogen auf die Längsachse 72 gerichtete Befestigung. Dadurch ist gewährleistet, dass an den Spindel-Aktuator 15 ausschließlich eine lineare Verschiebung entlang der Betätigungs-Richtung 27 erfolgt, da ein zwischen der Spindel 22 und der Spindelmutter 23 auftretendes Drehmoment durch die Verdrehsicherung 45 aufgenommen wird. Dadurch wird das auftretende Drehmoment von der Spindelmutter 23 entkoppelt. Das Drehmoment tritt insbesondere nicht an der klauenförmigen Anbindung 32 und somit nicht an dem Kupplungs-Element 16 auf.The
An dem Elektromotor 21 ist ein Hall-Encoder 31 vorgesehen, der insbesondere zwei um 90° versetzt auf einer Platine angeordnete Hall-Sensoren aufweist. Der Hall-Encoder 31 steht mit der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 in Signalverbindung. Aufgrund der bezüglich einer Drehachse der Spindel 22 versetzt angeordneten Hall-Sensoren verursachen diese bei einer Drehbewegung des Elektromotors 21 jeweils zeitlich zueinander beabstandete Hall-Impulse. Aus der Reihenfolge der Impulse werden die Drehrichtung des Elektromotors 21 und der Spindel 22 ermittelt. Dadurch, dass die jeweiligen Hall-Impulse einem entsprechenden Hall-Sensor eindeutig zugeordnet werden können, ist es möglich, aufgrund der zeitlichen Reihenfolge der von den Hall-Sensoren verursachten Hall-Impulse die Drehrichtung des Spindel-Aktuators zu identifizieren, da die Hall-Sensoren in einer Umfangsrichtung um die Längsachse 72, also entlang einer Drehrichtung, beabstandet zueinander angeordnet sind. Der Hall-Encoder 31 ermöglicht die Erfassung der Betätigungs-Richtung 27, d. h. ein Einfahren bzw. Ausfahren des Führungsrohres 25. Die lineare Betätigungs-Richtung 27, die mit einer Längsachse des Spindel-Aktuators 15 zusammenfällt, ist senkrecht zur Klappen-Schwenkachse 11 orientiert.On the
Das Kupplungs-Element 16 ist eine Schubstange, die im Wesentlichen starr ausgeführt ist und eine hohe Eigenstabilität und Steifigkeit aufweist. Die Schubstange 16 ist mit einem ersten Ende um eine erste Kupplungs-Element-Schwenkachse 33 schwenkbar an dem Spindel-Aktuator 15 und mit einem zweiten Ende um eine zweite Kupplungs-Element-Schwenkachse 34 schwenkbar an der Klappe 6 angelenkt. Insbesondere ist die Schubstange 16 an der linear verlagerbaren Komponente, also dem Führungsrohr 25, des Spindel-Aktuators 15 angelenkt.The
Weiterhin weist die Klappenanordnung 1 ein Kraftspeicher-Element 35 auf, das zum Kompensieren des Eigengewichts der Klappe 6 dient. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kraftspeicher-Element 35 als Federstrebe ausgeführt, die in
Die Federstrebe 35 weist ein Außenrohr 39 und ein dazu verlagerbares Innenrohr 40 auf, wobei die Rohre 39, 40 mittels dazwischen angeordneter Ring-Führungen 41 verlagerbar entlang der Kraftspeicher-Element-Längsachse 38 zueinander geführt sind. Die Druckfeder 37 ist insbesondere vorgespannt in dem Kraftspeicher-Element 35 montiert, so dass das Kraftspeicher-Element 35 in der in
An den beiden gegenüberliegend angeordneten Enden des Kraftspeicher-Elements 35 ist jeweils eine Anbindung 42 zur schwenkbaren Anlenkung des Kraftspeicher-Elements 35 um eine erste Kraftspeicher-Element-Schwenkachse 43 schwenkbar an dem Gehäuse-Rahmen 4 des Gehäuses 2 und um eine zweite Kraftspeicher-Element-Schwenkachse 44 schwenkbar an dem Befestigungs-Element 8 der Klappe 6 angeordnet. Es ist auch möglich, dass das Kraftspeicher-Element 35 lediglich eine Gasfeder oder eine mechanische Feder aufweist. Es ist auch möglich, und insbesondere abhängig von einer Einbausituation des Kraftspeicher-Elements 35, dass anstelle der Druckfeder 37 eine Zugfeder verwendet wird.At the two oppositely arranged ends of the
Das Kraftspeicher-Element 35 ermöglicht eine besonders vorteilhafte Handhabung der Klappe 6 an der Klappenanordnung 1. In einer geschlossenen Position der Klappe 6 (vgl.
Das Kraftspeicher-Element 35 ist insbesondere derart ausgelegt, dass es das Eigengewicht der Klappe 6 im Wesentlichen egalisiert. Es ist auch möglich, mehr als ein Kraftspeicher-Element 35 vorzusehen, um das Eigengewicht der Klappe 6 zu egalisieren. In diesem Fall ist es möglich, die einzelnen Kraftspeicher-Elemente klein, d. h. mit geringem Kraftbedarf, zu dimensionieren. Der Elektromotor 21 des Spindel-Aktuators 15 kann entsprechend klein dimensioniert werden. Insbesondere muss der Spindel-Aktuator 15 in diesem Fall lediglich geringe Kräfte aufbringen, um ein Öffnen bzw. Schließen der Klappe 6 zu ermöglichen. Die Schubstange 16 kann ebenfalls klein, insbesondere dünn ausgeführt sein.The
Im Folgenden wird anhand der
Entsprechend umgekehrt erfolgt ein Schließen der Klappenanordnung 1, d. h. von der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 wird ein invertierter Spannungsimpuls an den Spindel-Aktuator 15 übertragen. Dadurch wird der Elektromotor 21 und die Spindel 22 in die entgegengesetzte Richtung gedreht und das Führungsrohr 25 über die Spindelmutter 23 entlang der linearen Betätigungs-Richtung 27 eingefahren. Dadurch, dass der Spindel-Aktuator 15 fest am Gehäuse 2 und insbesondere am Gehäuse-Rahmen 4, befestigt ist, erfährt der Spindel-Aktuator 15 ausschließlich eine lineare Bewegung und insbesondere keine Drehbewegung. Eine zum Schwenken der Klappe 6 erforderliche Drehbewegung wird durch die Schubstange 16 ermöglicht. Der Bauraumbedarf des Spindel-Aktuators 15 ist fest definiert und ändert sich während des Öffnens und Schließens der Klappe 6 ausschließlich entlang der Betätigungs-Richtung 27. Der Spindel-Aktuator 15 begrenzt also nicht einen Beladungs-Querschnitt der Klappenanordnung 1. Als Beladungs-Querschnitt kann eine freie Fläche an der Gehäuse-Öffnung 5 betrachtet werden, durch die eine Beladung von außerhalb der Klappenanordnung 1 in den Gehäuse-Innenraum 3 erfolgen kann. Weiterhin hat die Betätigungs-Vorrichtung 13 den Vorteil, dass sie in dem Öffnungsbereich der Klappenanordnung 1 optisch unscheinbar aufgeführt ist. Auch eine seitliche Zugänglichkeit, d. h. eine Zugänglichkeit in einer Richtung quer und insbesondere senkrecht zur Zeichenebene gemäß
Die Klappenanordnung 1 ist manuell betätigbar, da der Spindel-Aktuator 15 nicht selbsthemmend ausgeführt ist. Dadurch, dass die Spindel 21 in dem Spindel-Aktuator 15 über das Getriebe 26 direkt mit dem Elektromotor 21 verbunden ist, ist die Klappe 6 mit dem Hall-Encoder 31 am Elektromotor 21 direkt gekoppelt. Das bedeutet, dass die elektrische Steuerungs-Einheit 14 auch die manuelle Betätigung der Klappe 6 erfasst. Insbesondere ist es möglich, eine aktuelle Position der Klappe 6 zu erfassen, auch wenn die aktuelle Position manuell eingestellt worden ist.The flap assembly 1 is manually operable because the
In der in
Die Klappenanordnung 1 weist verbesserte Sicherheitsanforderungen auf. Insbesondere ist ein Einklemmschutz bei der Klappenanordnung 1 verbessert. Dazu ist in der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 ein zum Verstellen der Klappe 6 im Spindel-Aktuator 15 auftretender Kraftverlauf und damit ein erforderlicher elektrischer Leistungsbedarf bekannt. Der Kraftverlauf bzw. der Leistungsbedarf kann mittels der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 ermittelt werden. Aufgrund der Kinematik der Klappenanordnung 1 ist der Kraftverlauf und somit der Leistungsbedarf entlang einer Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Klappe 6 nicht konstant. Ein erforderlicher Energiebedarf wird in der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 simuliert. Entsprechend ist es möglich, den Spindel-Aktuator 15 von der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 je nach aktuellem Schwenkwinkel w bzw. Öffnungswinkel lediglich mit der tatsächlich notwendigen elektrischen Leistung gemäß dem ermittelten Leistungsbedarf zu versorgen. Dies kann beispielsweise mittels unterschiedlicher Pulsweitenmodulation bei konstanter Versorgungsspannung erfolgen.The flap assembly 1 has improved safety requirements. In particular, a pinch protection in the flap assembly 1 is improved. For this purpose, in the
Für den Fall, dass ein Gegenstand oder ein Anwender von der Klappe 6 eingeklemmt wird, erkennt die elektrische Steuerungs-Einheit 14 einen abweichenden, insbesondere erhöhten, Kraft- bzw. Leistungsbedarf des Spindel-Aktuators 15. In diesem Fall unterbricht die elektrische Steuerungs-Einheit 14 automatisch die elektrische Spannung. Die Betätigung des Spindel-Aktuators 15 wird gestoppt. Es ist denkbar, dass die elektrische Steuerungs-Einheit 14 derart programmiert ist, dass in einem derartigen Einklemmfall eine automatische Öffnungsbewegung um einige Winkelgrad bezüglich einer Drehung um die Klappen-Schwenkachse 11 erfolgt. Durch das Nachbilden des Kinematikverlaufs in der elektrischen Steuerungs-Einheit 14 ist ein vergleichsweise sensibler und direkter Einklemmschutz gegeben.In the event that an object or a user is clamped by the
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die
Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Klappe 6a mittels eines Viergelenk-Scharniers 46 an dem Gehäuse 2a schwenkbar angelenkt ist. Das Viergelenk-Scharnier 46 umfasst einen ersten, in
Zur Betätigung der Klappe 6a ist der Linear-Aktuator 15 über das Kupplungs-Element 16a um die zweite Kupplungs-Element-Schwenkachse 34a schwenkbar an dem ersten Klappen-Hebel 47 angelenkt. An dem ersten Klappen-Hebel 47 ist ein Anschlag-Element 53 in Form eines Gummistopfens 54 vorgesehen, an dem die Klappe 6a in der geöffneten Position gemäß
An einem ersten Ende ist das Kupplungs-Element 16a schwenkbar um die erste Kupplungs-Element-Schwenkachse 33 an dem Linear-Aktuator 15 schwenkbar angelenkt.At a first end, the
Das Kraftspeicher-Element 35a ist mit einem ersten Ende schwenkbar um eine erste Kraftspeicher-Element-Schwenkachse 43a an dem Gehäuse-Rahmen 4a des Gehäuses 2a angelenkt. An einem zweiten Ende ist das Kraftspeicher-Element 35a schwenkbar um eine zweite Kraftspeicher-Element-Schwenkachse 44a an dem zweiten Klappen-Hebel 48 angelenkt. Auch die Klappenanordnung 1a gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ermöglicht die vorteilhafte Betätigung der Klappe 6a. Insbesondere ist das Kraftspeicher-Element 35a entsprechend vorteilhaft an dem Gehäuse 2a angelenkt, so dass die Klappe 6a in der geschlossenen Position gemäß
Claims (15)
das Kupplungs-Element (16a) mit einem ersten Ende um eine erste Kupplungs-Element-Schwenkachse (33) schwenkbar an dem Linear-Aktuator (15) und mit einem zweiten Ende um eine zweite Kupplungs-Element-Schwenkachse (34a) schwenkbar an einem ersten Klappen-Hebel (47) angelenkt ist.Flap assembly according to one of claims 11 or 12, characterized in that the energy storage element (35a) with a first end about a first energy storage element pivot axis (43a) pivotally mounted on the housing (2a) and with a second end about a second Power storage element pivot axis (44a) is pivotally hinged to a second flap lever (48), and / or
the coupling element (16a) having a first end about a first coupling element pivot axis (33) pivotally mounted on the linear actuator (15) and with a second end about a second coupling element pivot axis (34a) pivotally on a first flap lever (47) is articulated.
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