DE102005023542A1

DE102005023542A1 - Türbremssystem

Info

Publication number: DE102005023542A1
Application number: DE102005023542A
Authority: DE
Inventors: Daniel Quinger; Ulrich Macha
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Quinger Daniel 82211 Herrsching De
Priority date: 2005-05-21
Filing date: 2005-05-21
Publication date: 2006-11-23

Abstract

Türbremssystem für eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs, mit einem radial an einem Seitenrahmen bzw. der Tür oder der Klappe fixierten, gelenkig gelagerten Betätigungskörper (1) und mit einer fest mit der Tür oder der Klappe bzw. dem Seitenrahmen verbundenen Aufnahmevorrichtung (4), in die der Betätigungskörper (1) in axialer Richtung relativ dazu verschiebbar eintaucht. Der Betätigungskörper (1) ist als Bolzen (2) ausgeführt, der an seiner Mantelfläche mindestens ein Betätigungselement aufweist, und die Aufnahmevorrichtung (4) ein Gehäuse (10) mit darin angeordnetem Planetengetriebe (5) ist, mit einem Sonnenrad (6), mit Planetenrädern (7), die auf einem Planetenträger (8) angeordnet sind, mit einem Hohlrad (9), das ein Innenzahnrad aufweist, welches mit den Planetenrädern (7) in Eingriff ist, wobei das Betätigungselement des Bolzens (2) so mit einem Übertragungselement an der Innenfläche des Sonnenrades (6) zusammenwirkt, dass die axiale Bewegung des Bolzens (2) in eine Rotation des Sonnenrades (6) und umgekehrt umgewandelt wird, und das Hohlrad (9) zwischen einer Rotationsstellung und einer Sperrstellung bewegbar ist und der Planetenträger (8) festlegbar ist, wobei er festgelegt ist, wenn sich das Hohlrad (9) in seiner Rotationsstellung befindet, und er rotierbar ist, wenn sich das Hohlrad (9) in seiner Sperrstellung befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Türbremssystem für eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein mechanisches Türbremssystem ist aus der DE 103 02 552 A1 bekannt. Bei dem dort offenbarten Türfeststeller wird ein System verwendet, welches ein an einen von Tür und Türrahmen befestigbaren Gehäuse umfasst, in welche eine Öffnung vorhanden ist, durch die an dem anderen von Tür und Türrahmen schwenkbar befestigbaren Haltestange durchdringt. Auf die Haltestange wirkt wenigstens ein in dessen Vorrichtung vorgespanntes Bremsglied mit einer Mantelfläche, die in dem Gehäuse axial verlagerbar aufgenommen ist. Es weist wenigstens zwei quer zu einer Anlageebene des Gehäuses ausgerichtete Befestigungsbohrungen auf, wovon jeweils eine Befestigungsbohrung beiderseits der beiden zu der Anlageebene normalen Hauptebene des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, dass die Tür in vorgegebenen Positionen eine Raststellung einnimmt.

Solche mechanische Türklemmsysteme, zu denen allgemein Kugeldruckbremsen, Doppeldruckbremsen und Ausführungsfedern gehören, haben den Nachteil, dass die Rastpositionen nicht verstellbar sind und somit von vornherein konstruktiv festgelegt werden müssen. Dadurch passen die Rastpositionen oft nicht zu der vom Kunden gewünschten Öffnungsstellungen der Tür. Eine Servounterstützung solcher Systeme lässt sich nur sehr schwer realisieren.

Darüber hinaus sind auch hydraulische Türfeststellsysteme, wie beispielsweise aus der DE 42 24 132 C2 bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Kolbenzylindereinheit, die einerseits an dem zu bewegenden Element und andererseits an dem Basiselement über Anschlussorgane eingeschlagen ist. Sie weist ein Druckrohr auf, in dem mit Dämpfmedium gefüllter Arbeitsraum von einem Kolben an einer Kolbenstange zweigeteilt ist. Mittels eines Volumenaustauschs zwischen den Arbeitsräumen und ein dazwischen angeordnetes Blockierventil wird bei der Einleitung eines Türbewegungsimpulses die Bewegung der Tür unterstützt. Der Nachteil eines solchen hydraulischen Türbremssystems – ebenso der eines elektrischen Türbremssystems – liegt darin, dass das Bewegen der Tür beim Ausfall der Hydraulik bzw. Elektrik eine merkliche Kraftanstrengung erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres mechanisches Türbremssystem anzugeben, welches darüber hinaus einfach mit einer Servounterstützung gekoppelt werden kann und darüber hinaus eine mechanische Redundanz aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Dadurch, dass bei der Bewegung der Tür oder der Klappe eine axiale Bewegung des Bolzens innerhalb des Planetengetriebes erfolgt und diese axiale Bewegung in eine Rotation des Sonnenrades umgewandelt wird, kann diese Rotationsbewegung zur Festlegung von Rastpositionen verwendet werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Servounterstützung der Türbewegung durch einen Antrieb des Planetenträgers zu erreichen. Dies ist dadurch möglich, dass das Hohlrad zwischen einer Sperrstellung und einer Rotationsstellung hin- und herbewegt werden kann. Man erreicht eine mechanische Redundanz, die der Absicherung eines komfortablen Handlings bei einem Ausfall der Elektrik dient.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Explosionsdarstellung eines Türbremssystems.
Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Betätigungskörper 1 auf, der radial an einem Seitenrahmen (nicht gezeigt) fixiert ist und gleichzeitig an diesen gelenkig gelagert ist. Dieser als Bolzen 2 ausgestaltete Betätigungskörper 1 läuft als Gewindespindel durch eine Aufnahmevorrichtung 4, die ortsfest mit einer Tür (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Die Aufnahmevorrichtung 4 weist ein Gehäuse 10 auf, das aus einem Gehäusedeckel und einem Grundkörper besteht, die ortsfest mit der Tür verbunden sind. In dem Gehäuse 10 ist ein Planetengetriebe 5 angeordnet.
Das Planetengetriebe 5 weist ein Sonnenrad 6 auf, das in axialer Richtung zwischen zwei Kegelrollenlagern 12 gelagert ist. Auf das Sonnenrad 6 sind zwei Gleitlager 13 aufgepresst, auf denen ein zweiteiliger Planetenträger 8 gelagert ist. Am Planetenträger 8 sind drei Planetenräder 7 so angeordnet, dass deren Ritzel mit dem Ritzel des Sonnenrads 6 kämmen. Um die Planetenräder 7 herum ist ein Hohlrad 9 angeordnet, welches zumindest über einen Teil seiner axialen Länge ein Innenzahnrad aufweist. Das Hohlrad 9 ist in axialer Richtung zwischen zwei Positionen verschiebbar. Hohlrad 9 und Planetenträger 7 können so wechselseitig gegen das Gehäuse 10 gesperrt werden. So werden zwei verschiedene Betriebszustände (aktiv und passiv) realisiert. In dieser Sperrstellung ist das Hohlrad 9 in Formschluss mit einer Getriebesperre 17. Dies erfolgt dadurch, dass an den beiden jeweils zugewandten Stirnseiten Zahnkränze ausgebildet sind. Die Verschiebung des Hohlrads 9 in axialer Richtung geschieht mittels eines Elektromagnets (nicht dargestellt) gegen eine Hohlradrückstellfeder 14. Das Hohlrad 14 wird soweit (nach rechts) gedrückt, bis es mit seiner stirnseitigen Verzahnung in eine Verzahnung an der Stirnseite der Getriebesperre 17 eingreift. Dadurch wird eine Rotation des Hohlrads 9 verhindert. Das Hohlrad 9 wird noch weiter nach rechts geschoben, so dass die Getriebesperre 17 gegen eine Getriebesperrerückstellfeder 15 nach rechts gedrückt wird. Dadurch wird ein Form- oder Reibschluss zwischen der Stirnseite des Planetenträgers 8 und der Stirnseite der Getriebesperre 17 aufgehoben. Nun kann der Motor den Planetenträger 8 und nachfolgend den Bolzen 2 bewegen.
Sobald der Strom wieder abgeschaltet wird, wird der Elektromagnet im Hohlrad 9 ausgeschaltet und das Hohlrad 9 wird von der Hohlradrückstellfeder 14 wieder nach links geschoben. Zwar folgt ihm die Getriebesperre 17 aufgrund der Kraft der Getriebesperrerückstellfeder 15 ein Stück nach links, jedoch nur so weit, bis die Stirnfläche der Getriebesperre 17 wieder mit der Stirnfläche des Planetenträgers 8 form- oder reibschlüssig zusammenwirkt. Der Verschiebeweg des Hohlrads 9 ist aufgrund der Hohlradrückstellfeder 14 größer als der Verschiebeweg der Getriebesperre 17. Somit ist in der Rotationsstellung des Hohlrads 9, in der dieses frei rotieren kann, der Planetenträger 8 an einer Rotation gehindert und befindet sich somit in seiner Sperrstellung. Dagegen befindet sich der Planetenträger 8 in seiner Rotationsstellung, solange das Hohlrad 9 sich in seiner Sperrstellung befindet.
An der Innenseite des Gehäuses 10 ist dem Hohlrad 9 gegenüberliegend ein Gleiter 16 ortsfest angeordnet. Der Gleiter 16 ist als Kugeldruckstempel aus einem geeigneten, gut gleitenden Kunststoff, gefertigt. Dem Gleiter 16 gegenüberliegend ist am Hohlrad 9 an dessen Außenfläche eine Rille mit Erhebungen vorhanden. Dadurch wird das Prinzip einer Doppel- oder Kugeldruckbremse bezüglich einer Rastfunktion realisiert.
Der Bolzen 2 ist als eine Gewindespindel ausgebildet, die mindestens zwei Gewindegänge aufweist. Er ist aus Metall mit einem harten Kunststoffüberzug gefertigt. Die Gewindegänge greifen in entsprechende Gewindegänge an der Mantelinnenfläche des Sonnenrads 6 ein. Dadurch wird eine axiale Bewegung des Bolzens 2, wie sie bei einer Öffnungs- oder Schließbewegung der Tür vorkommt, in eine Rotationsbewegung der Sonne 6 umgewandelt. Dies folgt daraus, dass die Sonne 6 in axialer Richtung aufgrund ihrer Lagerung in den beiden Kegelrollenlagern 12 nicht verschiebbar ist.
Dies bewirkt, dass, wenn das Hohlrad 9 steht, auch die Gewindespindel des Bolzens 2 steht. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform lassen sich selbst die Rastkräfte über die Oberflächenkontur und den Anpressdruck des Bolzens 2 in weiten Grenzen einstellen. Somit lassen sich die Rastpositionen und die Rastkräfte konstruktiv so festlegen, dass für den Anwender im Handling kein Unterschied zu einem gängigem Türfeststeller erkennbar ist.
Umgekehrt wird durch eine Rotationsbewegung der Sonne 6 eine axiale Bewegung des Bolzens 2 – und somit eine Öffnung bzw. Schließbewegung der Tür erreicht. Das Sonnenrad 6 kann dadurch angetrieben werden, dass ein Antriebsmittel 11, beispielsweise ein Ritzel, welches mit einem Elektromotor verbunden ist, mit einem seitlichen Zahnkranz an dem Planetenträger 8 kämmt. Sobald das System mit Strom versorgt wird, also der Elektromotor das Antriebsmittel 11 bewegt, wird – wie oben schon ausgeführt – das Hohlrad 9 aus seiner Rotationsposition in seine Sperrposition verschoben und gleichzeitig der Planetenträger 8 freigegeben, da die Getriebesperre 17 nicht mehr kraft- bzw. reibschlüssig mit dem Planetenträger 8 in Kontakt ist.
Somit wird eine Servounterstützung der Türbewegung erreicht. Im Ergebnis lässt sich somit sowohl ein aktiver Betriebszustand, in dem die Tür servounterstützt angetrieben wird – als auch ein passiver Betriebszustand, in dem die Tür durch den Insassen bewegt wird, realisieren.
Anstatt die Sperrung des Planetenträgers 8 in der Rotationsstellung des Hohlrads 9 über einen Form bzw. Reibschluss zwischen dem Planetenträger 8 und der Getriebesperre 17 zu erzeugen, kann dies auch dadurch geschehen, dass der Elektromotor des Antriebsmittels 11 kurzgeschlossen wird und somit das Antriebsmittel 11 blockiert ist.
Das Sonnenrad 6 ist, um die Funktion des Hohlrads sicherzustellen bzw. die magnetische Wirkung (metallischer Kern in einer Spule) zu verbessern, aus Metall. Dies ist auch hinsichtlich der Verzahnung mit der als Gewindespindel ausgebildeten Form des Bolzens 2 vorteilhaft. Die Hohlradrückstellfeder 14 und die Getriebesperrerückstellfeder 15 sind vom Material und von der Steifigkeit (Federhärte) her auf die Funktionsanforderungen abzustimmen. Die beiden Teile des Planetenträgers 8, die Planetenräder 7, das Hohlrad 9, die Getriebesperre 17 und das Gehäuse 10 sind aus einem stabilen Kunststoff. Auch das Ritzel des Antriebsmittels 11 ist aus einem stabilen wetterfesten Kunststoff. Die Getriebesperre 17 wird über vier kleine axiale Führungszapfen radial gesichert, um die wechselseitige Sperrung von Planetenträger 8 und Hohlrad 9 zu gewährleisten. Die Zahnräder des Sonnenrades 6, der Planetenräder 7 und des Hohlrads 9 sind jeweils als eine Geradverzahnung ausgeführt, damit eine Entkopplung von den axialen Kräften, die auf das Sonnenrad 6 wirken, zu erreichen.
Durch ein dargestelltes erfindungsgemäßes Türbremssystem können weitere Funktionen integriert werden, wie beispielsweise eine Fahrzeugneigungskompensation, um ungewolltes Auf- und Zuschwenken der Tür zu verhindern, eine Schließ/Öffnerautomatik, die per Funkschlüssel ausgelöst wird aufgrund der möglichen Servounterstützung, frei programmierbare Rastpunkte, ein Einklemmschutz, ein Schutz der Tür vor unbeabsichtigtem Anschlagen, beispielsweise in Verbindung mit einer Art Abstandssensor. Die vorgenannten Zusatzfunktionen können über Schaltungen – ggf. mit Sensoren – relativ einfach umgesetzt werden. Durch die hohe Übersetzung des Planetengetriebes 5 benötigt der Elektromotor nur ein relativ geringes Drehmoment, um die Funktion des Antriebs über das Antriebsmittel 11 sicherzustellen. Dadurch kann der Elektromotor eine geringe Baugröße haben.
Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass alle Anforderungen, die an ein automatisches servogestütztes Türschließ-/Öffnersystem gestellt werden, mit einem einzigen Getriebe realisierbar sind. Gleichzeitig ist ein gutes Handling der Tür, auch bei einem Ausfall der Energieversorgung, durch die mechanische Redundanz sichergestellt. Des Weiteren hat ein erfindungsgemäßes Türbremssystem mit einer Servounterstützung Handlingvorteile bei Fahrzeugen mit schweren Türen, beispielsweise bei gepanzerten Fahrzeugen. Aufgrund der sehr kompakten Abmessungen des Gehäuses 10 gegenüber hydraulischen Systemen entsteht ein Packagevorteil aufgrund des bedeutend geringeren benötigten Bauraums.

Claims

Türbremssystem für eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs, mit einem radial an einem Seitenrahmen bzw. der Tür oder der Klappe fixierten, gelenkig gelagerten Betätigungskörper (1), und mit einer fest mit der Tür oder der Klappe bzw. dem Seitenrahmen verbundenen Aufnahmevorrichtung (4), in die der Betätigungskörper (1) in axialer Richtung relativ dazu verschiebbar eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskörper (1) als Bolzen (2) ausgeführt ist, der an seiner Mantelfläche mindestens ein Betätigungselement aufweist, und die Aufnahmevorrichtung (4) ein Gehäuse (10) mit darin angeordnetem Planetengetriebe (5) ist, mit einem Sonnenrad (6), mit Planetenrädern (7), die auf einem Planetenträger (8) angeordnet sind, mit einem Hohlrad (9), das ein Innenzahnrad aufweist, welches mit den Planetenrädern (7) in Eingriff ist, wobei das Betätigungselement des Bolzens (2) so mit einem Übertragungselement an der Innenfläche des Sonnenrades (6) zusammen wirkt, dass die axiale Bewegung des Bolzens (2) in eine Rotation des Sonnenrades (6) und umgekehrt umgewandelt wird, und das Hohlrad (9) zwischen einer Rotationsstellung und einer Sperrstellung bewegbar ist und der Planetenträger (8) festlegbar ist, wobei er festgelegt ist, wenn sich das Hohlrad (9) in seiner Rotationsstellung befindet, und er rotierbar ist, wenn sich das Hohlrad (9) in seiner Sperrstellung befindet.
Türbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (2) als Gewindespindel ausgebildet ist, sein Betätigungselement mindestens drei Gewindegänge sind, und das Übertragungselement des Sonnenrades (6) darauf abgestimmte Gewindegänge sind.
Türbremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) in seiner Sperrstellung mit einer Getriebesperre (17) in Eingriff ist.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) mittels Verschiebemitteln axial zwischen seiner Rotationsstellung und seiner Sperrstellung verschiebbar ist.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9) an seiner äußeren Mantelfläche eine Rille mit Erhebungen aufweist, die mit einem Gleiter (16) zusammenwirken, insbesondere einem Kugeldruckstempel.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (8) eine Sperrstellung aufweist, in der er mit der Getriebesperre (17) in Eingriff ist.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (8) mit einem Antriebsmittel (11), insbesondere mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Antriebsritzel, zusammenwirkt.
Türbremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (8) eine Sperrstellung aufweist, in der das Antriebsmittel (11) gesperrt ist, insbesondere ein dieses Antriebsmittel (11) antreibender Elektromotor kurzgeschlossen ist.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnritzel des Sonnenrades (6), die Zahnritzel der Planetenräder (7) und das Innenzahnrad des Hohlrads (9) jeweils als Geradverzahnung ausgebildet sind und/oder die Zahnräder des Antriebsmittels (11) und das mit diesem zusammenwirkende Zahnrad des Planetenträgers (8) als Geradverzahnung ausgebildet sind.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (2) aus Metall mit einem harten Kunststoffüberzug ist und das Sonnenrad (6) aus Metall ist.
Türbremssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (7) selbstschmierend, insbesondere aus Teflon, sind.