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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeugtürschloss gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Verstelleinrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 11 genannten Merkmalen. Diese Verstelleinrichtungen finden vorzugsweise in Schlösser für Schwenktüren, Schiebetüren, Heckdeckeln, Heckklappen oder Motorhauben von Kraftfahrzeugen Anwendung. Diese Verstelleinrichtungen beinhalten zwei Antriebe die über eine Mechanik auf die Drehfalle des Schlosses oder auf einen Schließbügel wirkt, um das Schloss bzw. den Schließbügel von der Vorschließstellung in die Hauptschließstellung zu bewegen.
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Die
DE 197 06 657 A1 von der die Erfindung ausgeht, zeigt eine Verstelleinrichtung mit zwei elektrischen Antrieben die über ein Getriebe auf eine Sperrklinke oder eine Drehfalle eines Kraftfahrzeugschlosses wirken. Dabei können bei der Stellbewegung beide Antriebe gleichzeitig eingeschaltet werden, oder ein Antrieb wird zuerst eingeschaltet und zeitversetzt, wenn das Drehmoment des ersten Antriebs nicht ausreicht, wird der zweite hinzugeschaltet. Das Zurücklaufen dieser beiden Antriebe erfolgt durch Federbelastung oder durch die Umkehr der Drehrichtung von beiden Motoren. Das Getriebe der beiden Antriebe ist derart ausgelegt, dass die Antriebe gegeneinander freilaufend sind.
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Da beim Rücklauf der beiden Antriebe, durch Umkehr der Drehrichtung, eine erheblich geringere Gegenkraft ins System eingebracht wird, entsteht ein Geräuschverhalten, das der Benutzer als unangenehm empfindet. Dies bezieht sich sowohl auf die Frequenz als auch auf die Lautstärke. Die zweite in der
DE 197 06 657 A1 dargestellte Lösung die Antriebe mittels einer Feder zurückzudrehen, erzeugt zwar keine Geräusche, jedoch muss bei dieser Lösung, bei der Arbeitsbewegung eine entsprechende Feder zusätzlich gespannt werden. Dies erzeugt ein zusätzliches Drehmoment, dass von den Motoren aufzubringen ist. Daraus resultierend müssen die Motoren größer ausgelegt werden, was sowohl Mehrkosten, Mehrgewicht, als auch eine erhöhte Stromaufnahme der Motoren verursacht, was unerwünscht ist. Des weiteren verursacht die zusätzliche Feder Material- und Montagekosten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung und ein Verfahren zu schaffen, bei dem bei geringen Gewicht die Geräuschentwicklung ohne nennenswerten Mehraufwand gering gehalten wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verstelleinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, sowie ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Details der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2–10, 12 und 13.
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Die erfindungsgemäßen Verstelleinrichtungen werden vorzugsweise zur Verstellung von Kraftfahrzeugschlosskomponenten angewendet. Diese Kraftfahrzeugschlosskomponenten bewirken, dass eine Kraftfahrzeugtür von der sogenannten Vorschließstellung, auch Vorraststellung oder Vorraste genannt, in die Hauptschließstellung, auch Hauptraststellung oder Hauptraste genannt, bewegt wird. Derartige Kraftfahrzeugschlosskomponenten werden auch als Zuziehhilfen oder kurz ZZH bezeichnet. Als Komponenten des Kraftfahrzeugschlosses kommen eine Drehfalle oder ein Schließbügel in Betracht. Die Verstelleinrichtungen dafür können in dem Gehäuse positioniert werden, welches der Drehfalle oder dem Schließbügel zugeordnet ist. Sie können aber auch in einem separaten Gehäuse angeordnet werden und über ein Kraftübertragungselement, z. B. einen Bowdenzug und gegebenenfalls über eine Mechanik mit dem Schließbügel oder mit der Drehfalle verbunden werden.
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Die Verstelleinrichtung besteht aus mindestens zwei elektrischen Antrieben die direkt oder über ein Getriebe ein Drehmoment auf eine Drehfalle oder einen Schließbügel übertragen. Dabei sind die Antriebe als elektrische Motoren, vorzugsweise als Gleichstrommotoren ausgelegt. Diese Motoren müssen die Kräfte, die durch die Türdichtung auf den Schließbügel oder die Drehfalle übertragen werden, überwinden. Um diese Dichtungsgegenkraft zu überwinden, werden die beiden Motoren derart bestromt, dass sich deren Drehmomente addieren. Nach erreichen der Hauptschließstellung müssen die Motoren in Ihre Startposition zurück bewegt werden. Da beim Rücklauf eine erheblich geringere Gegenkraft in die Verstelleinrichtung eingebracht wird und um das Geräuschverhalten zu minimieren, wird nur ein Motor bestromt. Der zweite Motor ist unbestromt und ist mit dem ersten Motor mechanisch gekoppelt. Dieser zweite Motor erzeugt aufgrund seiner Mechanischen Kopplung und seines Rastmoments, seiner Reibung und dessen Massenträgheit ein Drehmoment auf die Verstelleinrichtung, das entgegengesetzt zum Drehmoment des ersten Motors wirkt. Dieses dem ersten Antrieb entgegengesetzte Drehmoment, bewirkt eine Last auf den zurückdrehenden ersten Motor, die die Drehzahl verringert und das Geräuschverhalten positiv beeinflusst.
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Bei den Motoren, insbesondere dem bremsende Motor ist das Rastreibmoment, besehend aus Rastmoment und Reibung und die Massenträgheit des Rotors derart ausgelegt, dass das gewünschte Bremsmoment erzeugt wird. Zusätzlich kann über die Übersetzung des Getriebes das Bremsmoment beeinflusst, bzw. erhöht werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, das bremsende Drehmoment des bremsenden Motors über eine Kurzschlussschaltung zu erzeugen. Bei dieser Variante wird durch die mechanische Bewegung des Motors einen Gegenstrom, bzw. ein Magnetfeld im Motor erzeugt, dass zusätzlich zum Rastmoment, Reibmoment und der Massenträgheit wirkt.
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Neben der Kurzschlussbremsung kann der bremsende Motor auch derart an die speisende Spannungsversorgung angebracht werden, dass das Verstellsystem langsamer läuft. Eine Variante besteht darin, den bremsenden Motor in gleiche Drehrichtung, jedoch mit geringerer Drehzahl zum antreibenden Motor laufen zu lassen. Bei dieser Variante gleichen sich die Drehzahlen der beiden Motoren aufgrund der mechanischen Kopplung aneinander an, was sich positiv auf das Geräuschverhalten auswirkt.
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Bei einer zweiten Variante läuft der bremsende Motor in entgegen gesetzter Richtung zum ersten Motor. Auch hierbei gleichen sich die Drehzahlen der beiden Motoren aneinander an, wodurch das Geräuschverhalten positiv beeinflusst wird. Eine Vorteilhafte Ausgestaltung bildet eine Anordnung, in der die beiden Motoren auf das selbe Kraftübertragungselement wirken. Eine besonders platzsparende Variante dieser Anordnung entsteht, wenn das Kraftübertragungselement als Schneckenrad ausgebildet ist und Schnecken, die auf den beiden Motorwellen positioniert sind, mit diesem Schneckenrad zusammen wirken. Dabei können die Schnecken der beiden Motoren mit dem Schneckenrad sowohl gleiche, als auch unterschiedliche Übersetzungen erzeugen
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Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Von den zugehörigen Zeichnungen zeigt:
| Fig. 1 | Eine Verstelleinheit mit Betätigungsbowdenzug; |
| Fig. 2 | Eine schematisch dargestellte elektrische Schaltung im Zuziehbetrieb |
| Fig. 3 | Eine schematisch dargestellte elektrische Schaltung entsprechend Fig. 2 im Rücklaufbetrieb, gebremst durch das Rastreibmoment und die Trägheit |
| Fig. 4 | Eine schematisch dargestellte elektrische Kurzschluss-Schaltung im Zuziehbetrieb |
| Fig. 5 | Eine schematisch dargestellte elektrische Schaltung entsprechend Fig. 4, im Rücklaufbetrieb |
| Fig. 6 | Eine schematisch dargestellte elektrische Schaltung entsprechend Fig. 2 im Rücklaufbetrieb, gebremst durch Motor mit entgegengesetzer Drehrichtung |
| Fig. 7 | Eine schematisch dargestellte elektrische Schaltung entsprechend Fig. 2 im Rücklaufbetrieb, mit gleicher Drehrichtung und unterschiedlicher Drehzahl |
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1 zeigt eine Verstelleinrichtung 1 mit Motoren 2, 3 mit Schnecken 4, 5, die beide gleichzeitig mit einem Schneckenrad 6 zusammenwirken. Das Schneckenrad 6 ist über eine nicht dargestellte Stirnradverzahnung mit einer Seilscheibe 7 verbunden, wodurch das eingegebene Drehmoment nochmals umgewandelt wird. An dieser Seilscheibe 7 ist ein Bowdenzug 8 gekuppelt, der direkt oder gegebenenfalls über eine entsprechende Mechanik auf eine Drehfalle oder einen Schließbügel wirken. Die Drehfalle, der Schließbügel bzw. eine eventuell vorhandene Mechanik ist in 1 nicht dargestellt. Eine Anbindung des Antriebs an die Drehfalle oder die Sperrklinke über einen Bowdenzug empfiehlt sich bei sogenannten externen Zuziehhilfen. Bei externen Zuziehhilfen ist der Antrieb der Zuziehhilfe und der Schließbügel, bzw. das Schloss mit der Drehfalle in separaten Gehäusen positioniert. Alternativ kann aber auch der Antrieb im gleichen Gehäuse wie die Drehfalle oder der Schließbügel untergebracht werden. In solchen Fällen erfolgt die Kraftübertragung vorzugsweise über Hebelketten oder andere mechanische Elemente.
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2 zeigt schematisch die Ansteuerung der Motoren 2 und 3 während des Zuziehvorgangs und 3 die schematische Ansteuerung während des Rücklaufs in Startposition bei unbestromten Motor 3. In 2 werden die Motoren 2 und 3 mit (+)-Pol und (–)-Pol derart angesteuert, dass sich die Motoren 2, 3 in die gleiche Richtung bewegen. Die Stromrichtung ist durch die Pfeile 11 gekennzeichnet. Die Bewegungsrichtungen der Motoren 2 und 3 sind durch den Pfeil 9 und den Pfeil 10 dargestellt. Beim Rücklauf wird nur der Motor 2, wie in 3 dargestellt bestromt. Dazu wird die Stromrichtung die wiederum durch (+) und (–) und mit dem Pfeil 11 gekennzeichnet ist, umgekehrt. Die Bewegungsrichtung ist somit auch umgekehrt zu der Bewegungsrichtung beim Zuziehvorgang und wird durch Pfeil 12 gekennzeichnet. Wie in 1 ersichtlich wird der Motor 3 mechanisch mitgeschleppt. Aus 3 ist zu erkennen, dass keine elektrische Energie von der Spannungsversorgung am Motor 3 anliegt.
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Aufgrund des Mitschleppens des Motors 3 muss der Motor 2 das Rastmoment, das Reibmoment und die Trägheit des Motors 3 überwinden. Dadurch reduzieren sich die Drehzahlen von Motor 2 und es entsteht ein komfortableres Geräuschverhalten.
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In 4 und 5 ist eine schematische Schaltung dargestellt, bei der das Rücklaufmoment durch eine Kurzschlussschaltung von Motor 3 erhöht wird. 4 zeigt die Drehrichtung und die Polarität beim Zuziehvorgang. Wie in 2 dargestellt, laufen beide Motoren ich gleicher Richtung, sodass sich deren Drehmomente addieren. Die Drehrichtung der Motoren 2 und 3 ist wiederum durch die Feile 9 und 10 gekennzeichnet. Die Pole sind mit (+) und (–) gekennzeichnet. Die Diode 14 sperrt den Strom durch die Leitung 15. 5 zeigt die Drehrichtungen 12, 13 und die Stromrichtungen 16 bei zurücklaufen und kurzgeschlossenem Motor 3. Der Motor 2 ist derart gepolt, dass sich seine Bewegungsrichtung zur Bewegungsrichtung beim Zuziehvorgang umkehrt. Da der Motor 3 vom Motor 2 mechanisch mitgenommen wird, läuft der Motor 3 im Generatorbetrieb und erzeugt eine Spannung die mit (+) und (–) am Motor 3 gekennzeichnet ist. Der im Motor 3 erzeugte Strom fließt durch die Leitung 15 von (+) nach (–). Die Diode 14 ist in dieser Richtung durchlässig. Der Motor 3 ist somit kurzgeschlossen und erzeugt dadurch ein Bremsmoment. Dieses Bremsmoment wird mechanisch auf den Motor 2 übertragen und erhöht dessen Last. Dadurch wird das Geräuschverhalten positiv beeinflusst.
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6 zeigt schematisch die Schaltung beim Rücklauf, wenn der bremsende Motor 3 in entgegengesetzter Richtung zum Motor 2 betrieben wird. Die Motoren 2 und 3 sind mechanisch miteinander verbunden. Der Motor 2 ist entsprechend der Stromrichtung 11 bestromt und fährt zurück in die Startposition. Die Drehrichtung, bzw. die Richtung des Drehmoments des Motors 2, ist durch den Pfeil 12 gekennzeichnet. Die Polarität der Spannung ist durch (+) und (–) dargestellt. Der Motor 3 wird derart bestromt, dass dessen Drehmoment 17 dem Drehmoment des Motors 2 entgegenwirkt. Die Stromrichtung ist durch den Pfeil 18 gekennzeichnet. Der Pfeil 17 kennzeichnet nur die Richtung des Drehmomentes vom Motor 3 und nicht dessen Drehrichtung. Da das Drehmoment des Motors 2 größer ist das das Drehmoment vom Motor 3, dreht das System in Richtung von Pfeil 12. Das Drehmoment 17 des Motors 3 wird mechanisch auf den Motor 2 übertragen, wodurch die Geräuschsituation positiv beeinflusst wird.
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7 zeigt schematisch die Variante, bei der der bremsende Motor (3) die gleiche Drehrichtung wie der Motor 2 hat, jedoch mit geringerer Drehzahl betrieben wird. In 7 sind die Drehrichtungen der Motoren 2 und 3 durch die Pfeile 12, 13 dargestellt. Die Drehzahl des bremsenden Motors 3 ist geringer als die Drehzahl des Motors 2. Da sich aufgrund der mechanischen Kopplung die Geschwindigkeiten der Motoren 2 und 3 angleichen, entsteht ein bremsendes Drehmoment das durch den Pfeil 17 dargestellt ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung und des Verfahrens zu ihrer Steuerung wird mit geringem Aufwand ein geräuscharmes leichtes Kraftfahrzeugschloss geschaffen. Bezugszeichenliste:
| 1 | Verstelleinrichtung |
| 2 | Motor |
| 3 | Motor |
| 4 | Schnecke von Motor 2 |
| 5 | Schnecke von Motor 3 |
| 6 | Schneckenrad |
| 7 | Seilscheibe (Abtriebselement) |
| 8 | Bowdenzug |
| 9 | Drehrichtung von Motor 2 beim Zuziehvorgang |
| 10 | Drehrichtung von Motor 3 beim Zuziehvorgang |
| 11 | Stromrichtung |
| 12 | Drehrichtung von Motor 2 beim Rücklauf |
| 13 | Drehrichtung von Motor 3 beim Rücklauf |
| 14 | Diode |
| 15 | Leitung |
| 16 | Stromrichtung bei Kurzschlussschaltung |
| 17 | Drehmoment vom Motor 3 |
| 18 | Stromrichtung von Motor 3 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19706657 A1 [0002, 0003]
