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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugschloss gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Unter dem Begriff „Kraftfahrzeugschloss“ ist primär ein Türschloss eines Kraftfahrzeugs zu verstehen. Jedoch kann es sich hierbei auch um ein Kofferraumschloss, um ein Haubenschloss, um ein Klappenschloss o. dgl. eines Kraftfahrzeugs handeln.
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Zunehmend setzen sich im Markt elektronische Kraftfahrzeugschlösser durch. Ein wesentliches Merkmal bei diesen ist die Notöffnungsfunktion. Die Notöffnungsfunktion kann beispielsweise durch Aktoren, die über Elektromotoren angetrieben werden, dargestellt werden.
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So ist aus dem Stand der Technik (
WO 98/37294 A1 ) ein Kraftfahrzeugschloss mit einer Schlossfalle, mit einer Sperrklinke zum Halten der Schlossfalle in mindestens einer Haltestellung, mit einem Hauptantrieb zum Ausheben der Sperrklinke und mit einem redundanten Hilfsantrieb zum Ausheben der Sperrklinke bekannt. Der Hilfsantrieb dient dazu, die Sperrklinke im Notfall ebenfalls auszuheben und damit das Kraftfahrzeugschloss zu öffnen. Gemäß diesem Stand der Technik ist als Hauptantrieb ein erster elektrischer Stellantrieb vorgesehen, der mittels eines Stirnradgetriebes die Sperrklinke regulär ausheben kann. Ferner ist ein zweiter elektrischer Stellantrieb vorgesehen, der durch ein weiteres Stirnradgetriebe, das das Aufbringen eines größeren Drehmoments erlaubt, in ein Zahnrad des erstgenannten Stirngetriebes eingreift und somit als Hilfsantrieb zum Ausheben der Sperrklinke eingesetzt werden kann.
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Nachteilig an dem obigen Stand der Technik ist neben einem hohen Energiebedarf und hohen Kosten der große Bauraum, der benötigt wird, um die beiden elektrischen Stellantriebe unterzubringen. Auch müssen zusätzlich entsprechend große Batterien oder Kondensatoren integriert werden, um die Energie auch im Notfall bei einem kompletten Ausfall des Bordnetzes zu gewährleisten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeugschloss derart auszugestalten und weiterzubilden, dass für eine Notöffnungsfunktion ein Hilfsantrieb zum Ausheben der Sperrklinke bereitgestellt wird, welcher einen geringeren Bauraum benötigt.
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Das obige Problem wird bei einem Kraftfahrzeugschloss gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Verwendung eines Dehnstoffelements zum Ausheben der Sperrklinke mindestens ebenso zuverlässig wie ein elektrischer Stellantrieb ist, soweit es die Notöffnungsfunktion betrifft. Gegenüber einem elektrischen Stellantrieb ist ein Dehnstoffelement jedoch deutlich kleiner und nimmt entsprechend weniger Bauraum ein. Ein Dehnstoffelement benötigt auch weniger Energie und ist auch weniger komplex aufgebaut als ein elektrischer Stellantrieb und ist somit vergleichsweise kostengünstig in der Anschaffung. Dies gilt umso mehr als Dehnstoffelemente als Massenfertigungselemente zur Verfügung stehen. Auch sind ihre Kennwerte individuell einstellbar, wodurch eine für einen konkreten Anwendungsfall einstellbare Kraft und ein für den konkreten Anwendungsfall einstellbarer Weg dargestellt werden können.
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Das Grundprinzip eines Dehnstoffelements beruht in der Regel darauf, dass in das Gehäuse des Dehnstoffelements ein Dehnstoff eingefüllt ist, der über eine Temperaturänderung einen materialabhängigen Phasenübergang erfährt, der wiederum eine signifikante Volumenänderung des Dehnstoffs bewirkt. Der Dehnstoff wirkt dabei beispielsweise auf einen im Gehäusedeckel des Dehnstoffelementgehäuses geführten Aktor, wodurch die Volumenänderung des Dehnstoffs in eine Bewegung des Aktors gewandelt wird. Die Bewegung des Aktors kann dann dazu genutzt werden, die Sperrklinke auszuheben.
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Die bevorzugte Ausgestaltung des Anspruchs 2 betrifft die beiden Möglichkeiten, den Hauptantrieb und den Hilfsantrieb entweder seriell in einem einzelnen Antriebsstrang oder parallel in jeweils eigenen, zumindest teilweise separaten Antriebssträngen vorzunehmen.
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Anspruch 3 definiert eine besondere Ausgestaltung des Dehnstoffelements mit einem Aktor, der insbesondere eine translatorische Bewegung durchführt und/oder als Stößel (Kolben) ausgebildet ist.
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Die Ansprüche 4 bis 6 betreffen Ausgestaltungen, die das Prinzip näher definieren, dass die Volumenänderung durch eine Temperaturänderung hervorgerufen wird. Insbesondere kann das Dehnstoffelement dazu ein Heizelement, insbesondere elektrisches Heizelement, aufweisen. Das Heizelement erzeugt die für die Phasenumwandlung notwendige Wärmeenergie.
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Anspruch 7 definiert verschiedene Materialien für den Dehnstoff, die sich für die vorgenannten Zwecke besonders eignen.
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Anspruch 8 definiert das bevorzugte Prinzip, wonach der Dehnstoff durch eine Erwärmung, insbesondere über besagtes Heizelement, einen Phasenübergang erfährt, der eine Volumenvergrößerung des Dehnstoffs hervorruft, die das Ausheben der Sperrklinke bewirkt. Kühlt der Dehnstoff anschließend wieder ab, führt dies zu einer Volumenverringerung.
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Bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 wird das Dehnstoffelement und/oder der Aktor zwischen einer aktivierten Stellung zum Ausheben der Sperrklinke und einer deaktivierten Stellung, in der die Sperrklinke von dem Dehnstoffelement nicht ausgehoben und insbesondere nicht beeinflusst wird, bringbar ist. Dabei wird die Bewegung in die aktivierte Stellung insbesondere allein durch die Volumenänderung bewirkt und/oder die Bewegung in die deaktivierte Stellung zumindest ebenfalls durch eine Volumenänderung, ggfs. zusätzlich aber auch durch eine von einem Rückstellelement, beispielsweise einer Rückstellfeder, erzeugte Rückstellkraft (Anspruch 10).
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Das Dehnstoffelement und/oder der Aktor können bei der Ausgestaltung nach Anspruch 11 entweder unmittelbar mit der Sperrklinke zusammenwirken, das heißt das Dehnstoffelement und/oder der Aktor ist unmittelbar mit der Sperrklinke in Kontakt. Es ist aber auch denkbar, dass ein zwischengeschalteter Sperrklinkenöffnungshebel vorgesehen ist, auf den das Dehnstoffelement und/oder der Aktor unmittelbar einwirkt und der eine entsprechende Bewegung, insbesondere über einen Mitnehmer am Sperrklinkenöffnungshebel, auf die Sperrklinke überträgt.
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Anspruch 12 definiert eine bevorzugte Ausgestaltung des Dehnstoffelementgehäuses mit einem Gehäusedeckel.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses bei in einer Hauptraststellung befindlicher Schlossfalle und eingefallener Sperrklinke und
- 2 das Kraftfahrzeugschloss gemäß 1 bei in der Öffnungsstellung befindlicher Schlossfalle, wobei die Sperrklinke durch den Hilfsantrieb ausgehoben wurde.
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Das in den 1 und 2 in unterschiedlichen Stellungen gezeigte vorschlagsgemäße Kraftfahrzeugschloss 1 ist mit den Schließelementen Schlossfalle 2 und Sperrklinke 3 zum Halten der Schlossfalle 2 in mindestens einer Haltestellung ausgestattet. Schlossfalle 2 und Sperrklinke 3 sind hier und vorzugsweise in einem Schlossgehäuse 5 untergebracht. Die Schlossfalle 2 ist dabei in eine Öffnungsstellung, die in 2 dargestellt ist, und in mindestens eine Haltestellung bringbar, wobei die mindestens eine Haltestellung hier und vorzugsweise eine Vorraststellung, welche hier nicht dargestellt ist, sowie eine Hauptraststellung, die in 1 wiedergegeben ist, umfasst. Die Schlossfalle 2 kann in Eingriff mit einem Schließkeil 4 o. dgl. gebracht werden, wobei die Schlossfalle 2 in der mindestens einen Haltestellung den Schließkeil 4 festhält und in der Öffnungsstellung den Schließkeil 4 freigibt. Die Schlossfalle 2 ist vorzugsweise in Richtung ihrer Öffnungsstellung vorgespannt.
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Die Sperrklinke 3 des vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschlosses 1 ist in eine eingefallene Stellung, dargestellt in 1, sowie in eine ausgehobene Stellung, dargestellt in 2, bringbar, wobei die Sperrklinke 3 in ihrer eingefallenen Stellung die Schlossfalle 2 in der mindestens einen Haltestellung hält und wobei die Sperrklinke 3 in ihrer ausgehobenen Stellung die Schlossfalle 2 in Richtung ihrer Öffnungsstellung freigibt.
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Das vorschlagsgemäße Kraftfahrzeugschloss weist ferner eine Antriebsstranganordnung 6 auf, welche einen elektrischen Hauptantrieb 7 zum Ausheben der Sperrklinke 3 und einen Hilfsantrieb 8 zum Ausheben der Sperrklinke 3 umfasst. Die Antriebsstranganordnung 6 ist also dazu eingerichtet, sowohl eine Bewegung des elektrischen Hauptantriebs 7 als auch eine Bewegung des Hilfsantriebs 8 so zu übertragen, dass jeweils ein Ausheben der Sperrklinke 3 bewirkt wird. Der elektrische Hauptantrieb 7 kann beispielsweise einen Elektromotor 7a umfassen.
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Wesentlich bei dem vorschlagsgemäßen Kraftfahrzeugschloss 1 ist nun, dass der Hilfsantrieb 8 ein Dehnstoffelement 9 mit einem eingefüllten Dehnstoff 10 zum Ausheben der Sperrklinke 3 durch eine Volumenänderung, insbesondere eine Volumenvergrößerung, des Dehnstoffs 10 aufweist. Bei einem Dehnstoffelement 9 weist die den Dehnstoff 10 bildende Füllung insbesondere ein Material auf, das aus der Gruppe gewählt ist umfassend ein Wachs, einen Kunststoff, ein Metall, ein Hartparaffin und/oder ein Gemisch daraus. Eine Volumenänderung dieses Dehnstoffs 10 bzw. den Dehnstoff 10 bildenden Materials bewirkt eine Gestaltänderung des Dehnstoffelements 9, indem dieses seine Länge vergrößert oder verkleinert.
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Zu diesem Zweck weist das Dehnstoffelement 9 hier und vorzugsweise einen Aktor 11 auf, der durch eine Volumenänderung des Dehnstoffs 10 bewegbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Aktor 11 um einen Stößel bzw. Kolben, der in einem Gehäusedeckel 12 translatorisch geführt ist. Das Dehnstoffelementgehäuse 13 und der Gehäusedeckel 12 umschließen eine Aufnahmekammer 14 für den Dehnstoff 10, wobei der Dehnstoff 10, hier und vorzugsweise über eine im Dehnstoffelementgehäuse 13 quer zur Bewegungsrichtung des Aktors 11 verlaufende Membran 15, auf ein der Aufnahmekammer 14 zugewandtes (inneres) Ende des Aktors 11 wirkt, derart, dass durch eine Volumenvergrößerung des Dehnstoffs 10 der Aktor 11 von dem Dehnstoff 10 und über die Membran 15 nach außen gedrückt wird. Das äußere, vom Dehnstoff 10 wegweisende Ende des Aktor 11 kann dann die Sperrklinke 3 unmittelbar oder über einen zwischengeschalteten Sperrklinkenöffnungshebel 16, der wiederum über einen Mitnehmer 17 auf die Sperrklinke 3 wirkt, von der in 1 gezeigten eingefallenen Stellung in die in 2 gezeigte ausgehobene Stellung bewegen, wodurch im Notfall die Schlossfalle 2 in Richtung ihrer Öffnungsstellung freigegeben wird. Die Volumenänderung des Dehnstoffs 10 ist also ursächlich für diejenige Bewegung des Hilfsantriebs 8, durch welche die Sperrklinke 3 mittels der Antriebsstranganordnung 6 ausgehoben wird.
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Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es bevorzugt, dass die Antriebsstranganordnung 6 einen Hauptantriebsstrang 21 mit dem Hauptantrieb 7 und einen Hilfsantriebsstrang 22 mit dem Hilfsantrieb 8 aufweist. Es sind also zwei Antriebsstränge, nämlich der Hauptantriebsstrang 21 und der Hilfsantriebsstrang 22, vorgesehen, welche parallel und nebeneinander verlaufen. Grundsätzlich können der Hauptantriebsstrang 21 und der Hilfsantriebsstrang 22 innerhalb der Antriebsstranganordnung 6 auch vor der jeweiligen antriebstechnischen Kopplung an die Sperrklinke 3 zusammengeführt werden. Sie können aber auch, wie hier dargestellt, eine bis zur Sperrklinke 3 voneinander getrennte Wirkkette aufweisen. Gemäß einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es aber auch ebenso denkbar, dass die Antriebsstranganordnung 6 einen Hauptantriebsstrang 21 mit einer seriellen Anordnung des Hauptantriebs 7 und des Hilfsantriebs 8 umfasst. Dabei wird sowohl eine Bewegung des Hauptantriebs 7 als auch eine Bewegung des Hilfsantriebs 8 über denselben Antriebsstrang, nämlich über den Hauptantriebsstrang 21, auf die Sperrklinke 3 derart übertragen, dass sie ausgehoben werden kann.
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Die Volumenänderung des Dehnstoffs 10 wird insbesondere durch eine Temperaturänderung bewirkt. Insbesondere kann diejenige Volumenänderung des Dehnstoffs 10, welche zu dem Ausheben der Sperrklinke 3 führt, durch ein Erhitzen des Dehnstoffs 10 und folglich durch eine Temperaturerhöhung bewirkt werden. Dazu ist der Dehnstoff 10 hier und vorzugsweise von einem Heizelement 18 zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durchdrungen. Es ist auch denkbar, dass das Heizelement 18 zusätzlich oder alternativ den Dehnstoff 10 zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, ummantelt, wobei das Heizelement 18 dann insbesondere einen Teil des Dehnstoffelementgehäuses 13 bildet.
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Das Heizelement 18 ist hier und vorzugsweise ein elektrisches Heizelement 18, das von einer insbesondere lokalen elektrischen Energiequelle 19, insbesondere einer Kondensatoranordnung, elektrisch versorgt wird. Mit einer lokalen Energiequelle 19 ist eine Energiequelle gemeint, die von der zentralen Energieversorgung des Kraftfahrzeugs und insbesondere einer Autobatterie des Kraftfahrzeugs unabhängig ist. Auf diese Weise kann die Temperaturänderung, insbesondere die Temperaturerhöhung, des Dehnstoffs 10 und damit das Ausheben der Sperrklinke 3 auch dann erreicht werden, wenn eine Stromversorgung durch die Autobatterie am Kraftfahrzeugschloss 1 nicht oder nicht mehr zur Verfügung steht.
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Bei dem Heizelement 18 handelt es sich hier und vorzugsweise um einen PTC-Widerstand (Kaltleiter) oder einen Heizdraht, insbesondere in Form einer Spule. Das Heizelement 18 ist in diesem Fall in den Dehnstoff 10 des Dehnstoffelements 9 eingebettet.
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Auf diese Weise ist der Dehnstoff 10 derart erwärmbar, dass sein Material, beispielsweise das Wachs, der Kunststoff, das Metall, das Hartparaffin o. dgl., einen Phasenübergang erfährt, wobei durch den Phasenübergang die genannte Volumenvergrößerung des Dehnstoffs 10 erfolgt, die das Ausheben der Sperrklinke 3 bewirkt. Durch die Volumenvergrößerung wird hier und vorzugsweise der Aktor 11 translatorisch bewegt. Das Dehnstoffelement 9 und/oder der Aktor 11 ist durch eine entsprechende Volumenänderung in eine aktivierte Stellung (2) und eine deaktivierte Stellung (1) bringbar. In der aktivierten Stellung ist die Sperrklinke 3 entsprechend ausgehoben, in der deaktivierten Stellung hält die Sperrklinke 3 die Schlossfalle 2 in der Haltestellung. Die Bewegung in die aktivierte Stellung wird hier und vorzugsweise allein durch die Volumenänderung, insbesondere Volumenvergrößerung, des Dehnstoffs bewirkt. Eine entgegengesetzte Volumenänderung, insbesondere eine Volumenverringerung, des Dehnstoffs 10 führt entsprechend dazu, dass das Dehnstoffelement 9 bzw. der Aktor 11 wieder in die deaktivierte Stellung zurückkehrt. Um letztere Bewegung zu unterstützen, kann ein Rückstellelement 20, hier in Form einer Rückstellfeder, vorgesehen sein, die eine entsprechende Rückstellkraft in Richtung der deaktivierten Stellung erzeugt.
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Schließlich weist das Dehnstoffelementgehäuse 13, wie erwähnt, einen Gehäusedeckel 12 auf, der die Aufnahmekammer 14 für den Dehnstoff 10 verschließt. Hier und vorzugsweise ist der Gehäusedeckel 12 ein 2K-Bauteil, das beispielsweise eine erste Komponente aus Metall und eine zweite Komponente aus Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, aufweist. Die zweite Komponente bzw. das Elastomer kann dann den Gehäusedeckel 12 gegenüber dem übrigen Dehnstoffelementgehäuse 13 und/oder dem Aktor 11 abdichten. „Abdichten“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Dehnstoff 10 nicht aus der Aufnahmekammer 14 in die Umgebung dringen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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