[0001] Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Türschloß o. dgl. mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1.
[0002] Kraftfahrzeug-Türschlösser o. dgl. der in Rede stehenden Art sind Türschlösser für
Seitentüren, für Hecktüren, für Heckklappen etc. an Kraftfahrzeugen. Deshalb wird
im folgenden stets der allgemeinere Begriff Kraftfahrzeugschloß verwendet. Diese Kraftfahrzeugschlösser
gibt es im Regelfall mit Schloßfalle und Sperrklinke, in manchen Ausführungen aber
auch mit einer einzigen, direkt mit dem Schließkeil am Gegenstück der Karosserie zusammenwirkenden
Rastklinke. Deshalb wird für die vorliegende Beschreibung der allgemeine Begriff Klinke
verwendet, um beide Varianten abzudecken.
[0003] Bei Kraftfahrzeugschlössern mit elektrischen Antriebsmotoren zum Ausheben der Klinke,
also mit elektromotorischer Öffnungshilfe, auch "open by wire"-Technik genannt, sind
durch die Dimensionierung von Motordrehmoment, Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes
und Geometrie von Schloßfalle und Klinke die Stellzeiten und die maximal aufzubringende
Öffnungskraft (Aushebekraft) an der Klinke festgelegt. Im Normalbetrieb bei intaktem
Kraftfahrzeug und voller Spannung des Bordnetzes kann man mit einem einstufigen Untersetzungsgetriebe
das Kraftfahrzeug-Türschloß innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne von 150 ms bis
zu einer Gegenkraft von ca. 1.000 N an der Schloßfalle öffnen. Unter besonderen Bedingungen
(Vereisung, Unfall od. dgl.) können aber an der Schloßfalle wesentlich höhere Kräfte
wirken, so daß dann die Klinke nicht mehr ohne weiteres ausgehoben werden kann. Auch
in einem solchen Fall soll ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug-Türschloß
in ähnlicher Charakteristik wie ein rein mechanisch wirkendes Kraftfahrzeug-Türschloß
vergleichbare Kräfte bei immer noch akzeptablen Stellzeiten überwinden. Das soll auch
bei geringer Spannung des Bordnetzes oder geringer Spannung einer Reservebatterie
noch realisierbar sein.
[0004] Bei dem bekannten Kraftfahrzeugschloß, von dem die Erfindung ausgeht (DE - A - 197
10 531), ist das Problem bereits gelöst, die erforderlichen Kräfte an der Klinke aufbringen
zu können, ohne daß sich die Stellzeiten in nicht mehr akzeptable Größenordnungen
erhöhen. Dort ist nämlich vorgesehen, daß die Reversierbarkeit des elektrischen Antriebsmotors
für eine Unterscheidung zwischen Normalbetrieb und Notfallbetrieb ausgenutzt wird.
Im Normalbetrieb arbeitet der Antrieb in einer Drehrichtung mit geringem Untersetzungsverhältnis
auf die Klinke, realisiert dabei also kurze Stellzeiten. Tritt eine erhöhte Gegenkraft
an der Schloßfalle bzw. der Klinke auf, die als Notfall zu verstehen ist, so wird
der elektrische Antriebsmotor reversiert und arbeitet in der entgegengesetzten Drehrichtung,
der Notfalldrehrichtung. In dieser wirkt ein größeres Untersetzungsverhältnis, so
daß die Klinke mit größerer Stellzeit, aber eben auch wesentlich größerer und damit
hinreichender Kraft geöffnet werden kann.
[0005] Die elektronische Steuerung des Kraftfahrzeugschlosses muß erkennen, wann die Drehrichtung
des elektrischen Antriebsmotors umgekehrt werden muß. Das kann beispielsweise dann
der Fall sein, wenn nach einer festgelegten Zeit nach Auslösen des Öffnungsbefehls
die Klinke nicht ausgehoben worden ist, wenn eine zu hohe Stellkraft erkannt wird
(der elektrische Antriebsmotor zieht höheren Strom als zulässig, die Drehzahl des
elektrischen Antriebsmotors fällt ab), wenn über einen an sich bekannten Crash-Sensor
eine Unfallsituation erkannt worden ist, wenn durch Spannungsabfall am Bordnetz oder
durch besondere Umgebungsbedingungen die Leistung des elektrischen Antriebsmotors
zu gering ist, wenn auf eine Notfall-Energieversorgung umgeschaltet worden ist.
[0006] Das bekannte Kraftfahrzeugschloß realisiert bereits den Vorteil kurzer Stellzeiten,
die insbesondere im Zusammenhang mit Systemen für "passive entry" von Bedeutung sind.
Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, daß der elektrische Antriebsmotor
für den Normalbetrieb ausgelegt werden kann, wobei für den Notfallbetrieb das Untersetzungsgetriebe
entsprechend modifiziert wird. Es kann also ein elektrischer Antriebsmotor relativ
geringer Leistung eingesetzt werden. Damit kann ein kleiner und preisgünstiger Elektromotor
verwendet werden. Das hat einen weiteren positiven Effekt für eine ggf. vorhandene
Notfall-Energieversorgung, die dann ebenfalls nur den leistungsschwachen elektrischen
Antriebsmotor ansteuern muß, der über das größere Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes
im Notfallbetrieb zu Lasten der Stellzeiten arbeitet.
[0007] Getriebetechnisch ist der Aufwand beim Untersetzungsgetriebe des zuvor erläuterten,
bekannten Kraftfahrzeugschlosses, von dem die Erfindung ausgeht, nicht unerheblich.
Auch steuerungstechnisch ist die zuvor erläuterte Konstruktion des Standes der Technik
recht anspruchsvoll. Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde,
die gewünschte kurze Stellzeit im Normalbetrieb und die gewünschten hohen Öffnungskräfte
im Notfall auf konstruktiv und steuerungstechnisch einfachere Weise zu realisieren.
[0008] Das zuvor aufgezeigte Problem ist bei dem Kraftfahrzeugschloß mit den Merkmalen des
Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch
1 gelöst.
[0009] Im Stand der Technik hat das Untersetzungsgetriebe praktisch zwei Stufen oder Getriebezüge,
die je nach Bedarf zur Wirkung kommen. Demgegenüber hat erfindungsgemäß das Untersetzungsgetriebe
jedenfalls über den für das Ausheben der Klinke interessierenden Bereich, der insoweit
als "bestimmter Bereich" bezeichnet worden ist, ein gewissermaßen "variables" Untersetzungsverhältnis.
Dieses fordert praktisch unabhängig von der an der Klinke wirkenden Gegenkraft vom
elektrischen Antriebsmotor immer die im wesentlichen gleiche, maximal zur Verfügung
stehende Leistung. Das "variable" Untersetzungsverhältnis kommt aber nur dadurch positiv
zur Geltung, weil erfindungsgemäß im Antriebszug zwischen dem Untersetzungsgetriebe
und der Klinke ein mechanischer Kraftspeicher angeordnet ist. Dieser erlaubt einen
Kraftanstieg in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen der Abtriebsseite des
Untersetzungsgetriebes einerseits und der Klinke andererseits. Hinsichtlich des Kraftspeichers
selbst bedeutet das, daß er eine eingangsseitige Bewegung bei entsprechendem Kraftanstieg
erlaubt, ohne eine ausgangsseitige Bewegung zwingend zur Folge zu haben.
[0010] Ein typischer Kraftspeicher ist ein Federelement, beispielsweise eine Schraubendruckfeder,
eine Gummifeder oder eine Gasdruckfeder. Bei geringer Gegenkraft an der Klinke folgt
diese der vom Untersetzungsgetriebe ausgehenden Bewegung mit ganz geringer Verzögerung,
also kurzer Stellzeit. Bei höherer Gegenkraft an der Sperrklinke dreht das Untersetzungsgetriebe
zunächst so weit, bis sich im Kraftspeicher eine so hohe Kraft aufgebaut hat, daß
die Klinke ausgehoben werden kann, weil die hohe Gegenkraft überwunden wird. Ohne
eine Drehrichtungsumkehr und ohne eine Schaltfunktion erhöht sich die zum Ausheben
der Klinke zur Verfügung stehende Kraft gewissermaßen "automatisch" so lange, bis
die Gegenkraft überwunden wird.
[0011] Im Normalbetrieb werden also die gewünschten kurzen Stellzeiten realisiert, bei im
Notfall erhöhter Gegenkraft an der Klinke erfolgt ein sicheres Ausheben der Klinke
zu Lasten der Stellzeit. Das alles geschieht bei jedenfalls ungefähr gleicher Motorleistung.
Dadurch kann eben auch hier ein elektrischer Antriebsmotor relativ geringer Leistung
eingesetzt werden, also ein relativ kleiner und preisgünstiger Elektromotor.
[0012] Erfindungsgemäß wird auf besonders geschickte Weise hier der grundsätzliche Zusammenhang
beim Drehmoment eines Antriebs genutzt. Wird einem Antriebsmotor ein wachsendes Drehmoment
abgefordert, so sinkt die Drehzahl, wenn der Antriebsmotor bereits an seiner Leistungsgrenze
arbeitet. Die Drehzahl oder Stellgeschwindigkeit erhöht sich, wenn bei gleichbleibender
Leistung des Antriebsmotors das zum Überwinden der Gegenkraft notwendige Drehmoment
abnimmt.
[0013] Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses
sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- Fig. 1
- in schematischer Darstellung das Grundprinzip eines Kraftfahrzeug-Türschlosses o.
dgl. der in Rede stehenden Art,
- Fig. 2
- in schematischer Darstellung das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Türschlosses
o. dgl., und zwar in der Position des Untersetzungsgetriebes am Anfang des bestimmten
Bereiches,
- Fig. 3
- in einer Fig. 2 entsprechenden schematischen Darstellung die Funktionszusammenhänge
am Ende des bestimmten Bereiches.
[0015] In Fig. 1 ist als Beispiel aus dem Stand der Technik ein Kraftfahrzeug-Türschloß
o. dgl. dargestellt, wobei im folgenden immer der allgemeinere Begriff Kraftfahrzeugschloß
verwendet wird. Das Kraftfahrzeugschloß zeigt eine Schloßfalle 1, die auf einer Achse
2 am nicht weiter dargestellten Gehäuse gelagert ist. Der Schloßfalle 1 ist eine Sperrklinke
3 zugeordnet, die die Schloßfalle 1 in Schließstellung, hier in Hauptrast und Vorrast,
hält. Dargestellt ist die Hauptrast-Stellung von Schloßfalle 1 und Sperrklinke 3.
Die Sperrklinke 3 ist auf einer Sperrklinkenachse 4 gelagert.
[0016] Dargestellt ist die Kombination aus Schloßfalle 1 und Sperrklinke 3. Bereits oben
ist erläutert worden, daß man auch mit einer integrierten Rastklinke arbeiten könnte,
die direkt mit dem Schließkeil an dem gegenüberliegenden Karosserieteil in Eingriff
kommt. Auch solche Konstruktionen sind gelegentlich noch im Einsatz.
[0017] Angedeutet ist in Fig. 1 ein elektrischer Antriebsmotor 5, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
als nur in einer Drehrichtung, durch den Pfeil angedeutet, drehender Antriebsmotor
5 ausgeführt ist. Grundsätzlich könnte der elektrische Antriebsmotor 5 aber auch ein
in beiden Drehrichtung laufender, also reversierbarer elektrischer Antriebsmotor sein.
Dem Antriebsmotor 5 zugeordnet ist natürlich eine elektronische Steuerung, die türschloßspezifisch
oder auch übergeordnet sein kann, jedenfalls hier nicht dargestellt ist.
[0018] Dem Antriebsmotor 5 ist ein Untersetzungsgetriebe 6 nachgeordnet, mit dem die hohe
Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 5 auf eine wesentlich geringere Antriebs-Drehzahl
herabgesetzt wird. Im in Fig. 1 dargestellten Beispiel eines Kraftfahrzeugschlosses
des Standes der Technik wirkt das Untersetzungsgetriebe 6 ausgangsseitig auf die Klinke
3, die hier zu diesem Zwecke zweiarmig ausgeführt ist. Man kann sagen, daß vom Untersetzungsgetriebe
6 ein Betätigungshebel 7 angetrieben wird, der mit der Klinke 3 dadurch gekuppelt
ist, daß er als Hebelarm an der Klinke 3 angeformt ist. Durch Anfahren des Betätigungshebels
7 wird die Klinke 3 ausgehoben.
[0019] Das zuvor erläuterte, prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Kraftfahrzeugschloß
ergibt sich aus der DE - A - 196 14 122. Den Ausgangspunkt für die Lehre stellt allerdings
ein anderes, wenn auch ähnliches Kraftfahrzeugschloß dar, nämlich ein Kraftfahrzeugschloß
aus der DE - A - 197 10 531.
[0020] Bei dem den Ausgangspunkt für die Lehre bildenden Kraftfahrzeugschloß aus der DE
- A - 197 10 531 ist bereits realisiert, daß der elektrische Antriebsmotor 5 bei geringer
Gegenkraft an der Klinke 3 mit geringem Untersetzungsverbältnis auf die Klinke 3 wirkt
und diese schnell aushebt und, bei ungefähr gleicher Motorleistung, bei höherer Gegenkraft
an der Klinke 3 mit größerem Untersetzungsverhältnis auf die Klinke 3 wirkt und diese
langsamer aushebt. Die Vorteile dieser Konzeption werden im Stand der Technik dadurch
realisiert, daß der elektrische Antriebsmotor 5 als reversierbarer Antriebsmotor ausgeführt
ist und für Normalbetrieb und Notfallbetrieb in unterschiedlichen Drehrichtungen arbeitet.
Das erfordert aber die im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erläuterten aufwendigen
Maßnahmen.
[0021] Fig. 2 und 3 zeigen nun im Zusammenhang, daß nach der Lehre ein gewissermaßen "variables"
Untersetzungsgetriebe 5 realisiert ist. Es ist nämlich vorgesehen, daß für das Ausheben
der Klinke 3, die in Fig. 2 und Fig. 3 nur ganz schematisch angedeutet ist, nur eine
Antriebsrichtung des elektrischen Antriebsmotors 5 vorgesehen ist. Das Untersetzungsgetriebe
6 weist ein über einen bestimmten Bereich in der Antriebsrichtung ansteigendes Untersetzungsverhältnis
auf. Man erkennt am Untersetzungsgetriebe 6 einen Mitnehmer 8, der auf den Betätigungshebel
7 des dargestellten Ausführungsbeispiels zum Zwecke der Kraftübertragung auf die Klinke
3 wirkt.
[0022] Das ansteigende Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 6 wird erfindungsgemäß
dadurch genutzt, daß im Antriebszug zwischen dem Untersetzungsgetriebe 6 und der Klinke
3 ein mechanischer Kraftspeicher 9 angeordnet ist. Dieser erlaubt in dem bestimmten
Bereich, nämlich im Bereich von Fig. 2 nach Fig. 3, eine eingangsseitige Bewegung
bei entsprechendem Kraftanstieg, ohne eine ausgangsseitige Bewegung, also eine Bewegung
der Klinke 3, zwingend zur Folge zu haben.
[0023] Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt dabei, daß der Kraftspeicher
9 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Betätigungshebel 7 o. dgl. und
der Klinke 3 angeordnet ist. Theoretisch wäre es auch möglich, den Kraftspeicher 9
in den Betätigungshebel 7 o. dgl. zu integrieren, den Betätigungshebel 7 o. dgl. also
selbst als Kraftspeicher, insbesondere als elastisches Element auszuführen. Beispielsweise
könnte man das durch eine biegeelastische Ausführung des Betätigungshebels 7 o. dgl.
realisieren.
[0024] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist aber vorgesehen, daß ein separater Kraftspeicher
9 vorhanden ist, nämlich ein Federelement, das eben im dargestellten Ausführungsbeispiel
zwischen Betätigungshebel 7 und Klinke 3 sitzt. Das Federelement als Kraftspeicher
9 ist nur schematisch angedeutet, es kann in jeder denkbaren Ausgestaltung vorhanden
sein. Insbesondere kann sich ein Schraubendruckfeder, eine Gummifeder oder eine Gasdruckfeder,
aber auch eine Schenkelfeder oder eine Torsionsfeder empfehlen.
[0025] Im einzelnen erkennt man in der Zusammenschau von Fig. 2 und Fig. 3, daß das Untersetzungsgetriebe
6 hier als Schneckenradgetriebe (oder als Zahnradgetriebe) mit zugehörigem Kurvengetriebe
zwischen dem Mitnehmer 8 und dem Betätigungshebel 7 ausgeführt ist und daß der Mitnehmer
8 des Schneckenrades bzw. Zahnrades am Betätigungshebel 7 am Anfang des bestimmten
Bereiches (Fig. 2) mit kurzem Hebelarm und einem großen Kraftangriffswinkel angreift,
während er am Ende des bestimmten Bereiches (Fig. 3) mit langem Hebelarm und einem
geringen Kraftübertragungswinkel angreift. Die Hebelarme sind durch die Doppelpfeile
in Fig. 2 und Fig. 3 angedeutet und diese Darstellung erläutert anschaulich, was hier
gemeint ist.
[0026] In Fig. 3 ist gestrichelt angedeutet die Lage der Klinke 3 unmittelbar nach dem Ausheben
aufgrund hinreichenden Kraftanstiegs im Kraftspeicher 9, bevor sich der Kraftspeicher
9 wieder "entladen" hat, indem die Klinke 3 weiter in die in Fig. 3 in durchgezogener
Linie gezeigte Position verlagert worden ist.
[0027] Hebt die Klinke 3 bereits kurz nach Beginn der Bewegung des Mitnehmers 8 in Fig.
2 aus, weil die Gegenkraft an der Klinke 3 relativ gering ist, so ist eine sehr kurze
Stellzeit realisiert, weil die Leistung des elektrischen Antriebsmotors 5 eben für
die schnelle Auslösung des Aushebevorgangs der Klinke genutzt werden kann.
[0028] Bei höherer Gegenkraft an der Klinke, so in Fig. 3 zu unterstellen, wandert der Mitnehmer
8 zunächst am Betätigungshebel 7 entlang, bis er einen Punkt erreicht hat, bei dem
der Hebelarm so lang ist und der Kraftangriffswinkel so gering ist, daß die im Kraftspeicher
9 gespeicherte Kraft ausreicht, die erhöhte Gegenkraft an der Klinke 3 zu überwinden.
[0029] Durch richtige Dimensionierung und Relativanordnung der einzelnen Teile dieses Kraftfahrzeugschlosses
läßt sich erreichen, daß vom elektrischen Antriebsmotor 5 immer die ungefähr gleiche
Motorleistung gefordert wird. Im einen Fall wird sie für eine sehr kurze Stellzeit
genutzt (Normalbetrieb), bei erhöhter Gegenkraft (Notfallbetrieb) wird die Öffnungskraft
erhöht zu Lasten der Stellzeit.
[0030] Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses ist sehr einfach und
zweckmäßig, weil keine besonderen Umschaltungen und dementsprechend auch keine Schaltpunktsensoren
erforderlich sind. Die Steuerung des Untersetzungsgetriebes 6 erfolgt gewissermaßen
"automatisch".
1. Kraftfahrzeug-Türschloß o. dgl.
mit einer Schloßfalle (1) und einer die Schloßfalle (1) in Schließstellung (Hauptrast
und ggf. Vorrast) haltenden Sperrklinke (3) oder mit einer integrierten Rastklinke,
mit einem elektrischen Antriebsmotor (5), einem diesem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe
(6) und einem vom Untersetzungsgetriebe (6) angetriebenen, mit der Klinke (3) gekuppelten
Betätigungshebel (7) o. dgl. zum Ausheben der Klinke (3),
wobei der elektrische Antriebsmotor (5) bei geringer Gegenkraft an der Klinke (3)
mit geringem Untersetzungsverhältnis auf die Klinke (3) wirkt und diese schnell aushebt
und, bei ungefähr gleicher Motorleistung, bei höherer Gegenkraft an der Klinke (3)
mit größerem Untersetzungsverhältnis auf die Klinke (3) wirkt und diese langsamer
aushebt,
dadurch gekennzeichnet,
daß für das Ausheben der Klinke (3) nur eine Antriebsrichtung des elektrischen Antriebsmotors
(5) vorgesehen ist,
daß das Untersetzungsgetriebe (6) ein über einen bestimmten Bereich in der Antriebsrichtung
ansteigendes Untersetzungsverhältnis aufweist und
daß im Antriebszug zwischen dem Untersetzungsgetriebe (6) und der Klinke (3) ein mechanischer
Kraftspeicher (9) angeordnet ist, der über den bestimmten Bereich eine eingangsseitige
Bewegung bei entsprechendem Kraftanstieg erlaubt, ohne eine ausgangsseitige Bewegung,
also eine Bewegung der Klinke (3), zwingend zur Folge zu haben.
2. Kraftfahrzeugschloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher
(9) zwischen dem Betätigungshebel (7) o. dgl. und der Klinke (3) angeordnet ist.
3. Kraftfahrzeugschloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher
(9) in den Betätigungshebel (7) o. dgl. integriert, der Betätigungshebel (7) o. dgl.
also selbst als Kraftspeicher (9) ausgeführt ist.
4. Kraftfahrzeugschloß nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher
(9) ein Federelement ist.
5. Kraftfahrzeugschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Untersetzungsgetriebe (6) als Schneckenradgetriebe oder Zahnradgetriebe mit Kurvengetriebe
ausgeführt ist und der Mitnehmer (8) des Schneckenrades bzw. Zahnrades am Betätigungshebel
(7) am Anfang des bestimmten Bereiches mit kurzem Hebelarm und einem großen Kraftangriffswinkel
angreift und am Ende des bestimmten Bereiches mit langem Hebelarm und einem geringen
Kraftangriffswinkel angreift.