-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kraftfahrzeug-Türschloß mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und eine Antriebsanordnung
für das
obige Kraftfahrzeug-Türschloß mit den
Merkmalen des Oberbegriff von Anspruch 12.
-
Heutige Kraftfahrzeug-Türschlösser weisen zunehmend
Funktionen auf, die mittels eines elektrischen oder pneumatischen
Antriebs realisiert werden. Beispiele hierfür sind die Zentralverriegelung, die Öffnungshilfsfunktion
oder die Schließhilfsfunktion.
Ein derartiger Antrieb ist in der Regel mit einem Motor mit einer
Antriebswelle, mit einem untersetzenden Getriebe mit mindestens
einer Getriebestufe sowie mit einem Stellelement ausgestattet. Dabei
ist das Stellelement gewissermaßen
als Ausgang des Antriebs zu verstehen, das den angekoppelten Schloßkomponenten
die jeweils notwendigen Positionen und/oder Bewegungen vorgibt.
-
Das bekannte Kraftfahrzeug-Türschloß (
DE 297 01 390 U1 ),
von dem die Erfindung ausgeht, weist einen oben beschriebenen Antrieb
zum Ausheben der Sperrklinke, also zur Realisierung der Öffnungshilfsfunktion,
auf. An der Antriebswelle des Motors ist eine Schnecke vorgesehen,
die mit einem Schneckenrad, das gleichzeitig das Stellelement bildet,
kämmt.
Durch den Motor, die Antriebswelle, die Schnecke und das Schneckenrad
wird eine kinematische Kette gebildet, über die der Antrieb aus einer Ausgangstellung
heraus verstellbar ist. Für
die Verstellung des Antriebs zurück
in die Ausgangsstellung ist eine Rückstellfeder vorgesehen, die
mit dem Schneckenrad in Eingriff steht und eine Rückstellkraft bzw.
ein entsprechendes Drehmoment auf das verstellte Schneckenrad ausübt.
-
Im Ergebnis wird die Schnecke bzw.
die Antriebswelle, getrieben vom Schnekkenrad, zurückgedreht,
bis der Antrieb wieder seine Ausgangsstellung erreicht.
-
Ein wesentlicher Vorteil des beschriebenen Kraftfahrzeug-Türschlosses
besteht darin, daß der Motor
in nur einer einzigen Drehrichtung angesteuert werden muß, daß sich also
die Steuerung der Anordnung insgesamt vereinfacht. Ein weiterer
Vorteil besteht in der hohen Genauigkeit, wenn der verstellte Antrieb
bei der Rückstellung
grundsätzlich
federbeaufschlagt gegen einen Anschlag o. dgl. läuft, so daß die Ausgangsstellung für jede weitere
Verstellung exakt gleich ist.
-
Problematisch ist allerdings die
Tatsache, daß für die oben
genannte Rückstellung
grundsätzlich
ein vergleichsweise hohes Drehmoment von der Rückstellfeder aufgebracht werden
muß. Dies
liegt zum einen daran, daß bei
der Rückstellung
nicht das Schneckenrad von der Schnecke, sondern die Schnecke vom
Schneckenrad getrieben wird. Die Folge ist, daß das am Schneckenrad angreifende Drehmoment
in ein geringeres Drehmoment an der Schnecke bzw. an der Antriebswelle
des Motors überführt wird.
Hinzu kommt, daß ein
Schneckengetriebe, wenn es mit treibendem Schneckenrad betrieben
wird, einen wesentlich geringeren Wirkungsgrad aufweist, als wenn
es mit treibender Schnecke betrieben wird. Dies bedeutet, daß die Reibverluste
bei der Rückstellung
entsprechend höher
sind. Beispielsweise ist bei einem Schneckensteigungswinkel von 14,7° und einem
Reibbeiwert von 0,08 der Wirkungsgrad im Betrieb "Schnecke treibt
Schneckenrad" etwa 0,70, im Betrieb "Schneckenrad treibt Schnecke"
dagegen nur etwa 0,63. Dabei wird der Reibbeiwert im wesentlichen
von der Form und der Oberflächengüte der Flanken,
von der Gleitgeschwindigkeit und von den Schmierverhältnissen
bestimmt.
-
Besonders problematisch stellt sich
mit dem oben Gesagten die Tatsache dar, daß über die Lebensdauer des Antriebs
gesehen ein Verschleiß der Flanken
einerseits und eine Verschlechterung der Schmierverhältnisse
andererseits eintritt, was wiederum zu einem Anstieg des Reibbeiwerts
führt. Sinkt
der Wirkungsgrad im Betrieb "Schnecke treibt Schneckenrad" unter
0,5, so wird der Antrieb selbsthemmend, d. h. eine Rückstellung
durch die Rückstellfeder
ist nicht mehr möglich.
Im oben genannten Beispiel stellt sich dieser Zustand ein, wenn
der Reibbeiwert von 0,08 (bei neuem Getriebe) auf 0,2 ansteigt.
-
Wenn, wie oben beschrieben, die von
der Rückstellfeder
auf das Schneckenrad auszuübende Rückstellkraft
bzw. das entsprechende Drehmoment vergleichsweise groß sein muß, so ist
im Umkehrschluß auch
der Motor, verglichen mit einer Anordnung ohne Rückstellfeder und mit bidirektionalem Antrieb,
für entsprechend
höhere
Antriebsdrehmomente auszulegen. Dies führt selbstredend zu entsprechend
erhöhten
Kosten.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das
bekannte Kraftfahrzeug-Türschloß derart
auszugestalten und weiterzubilden, daß für den Antrieb drehmomentschwächere Motoren
bei gleichzeitig erhöhter
Lebensdauer einsetzbar sind.
-
Das vorliegende Problem wird durch
ein Kraftfahrzeug-Türschloß mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils von Anspruch 1 gelöst.
-
In dem Fall, daß das untersetzende Getriebe zwischen
der Antriebswelle des Motors und dem Stellelement nur eine einzige
Getriebestufe aufweist, ist vorgesehen, daß das Rückstellelement an der Antriebsseite
dieser einzigen Getriebestufe mit dem Antrieb gekoppelt ist. Die
Grundlage hierfür
ist die Erkenntnis, daß ein
Drehmoment an der Antriebswelle des Motors und damit auf der Antriebsseite
der Getriebestufe in ein höheres
Drehmoment an der Abtriebsseite der Getriebestufe überführt wird
und daß umgekehrt
ein Drehmoment an der Antriebsseite der Getriebestufe in ein niedrigeres
Drehmoment an der Antriebsseite der Getriebestufe und damit an der
Antriebswelle des Motors überführt wird.
Wenn also die Antriebswelle des Motors (ohne den Motor selbst zu betätigen) zur
Rückstellung
bewegt werden soll, so ist dies an der Antriebsseite des Getriebes
besonders vorteilhaft, da hierfür
ein nur geringes Drehmoment ausreicht.
-
Wenn das untersetzende Getriebe mehrere Getriebestufen
aufweist, so ist das Rückstellelement, entlang
der kinematischen Kette vom Motor über das Getriebe bis zum Stellelement
gesehen, an der Antriebsseite der letzten Getriebestufe oder davor
mit dem Antrieb gekoppelt. Je "näher"
das Rückstellelement
entlang dieser kinematischen Kette am Motor mit dem Antrieb gekoppelt
ist, desto geringer ist das vom Rückstellelement aufzubringende
Drehmoment zur Rückstellung
des Antriebs.
-
Es gibt natürlich eine Vielzahl von Möglichkeiten,
die genannte Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu darf auf die Unteransprüche
verwiesen werden.
-
Der größte Erfolg läßt sich
dadurch erzielen, daß das
Rückstellelement
mit der Antriebswelle des Motors oder mit einem starr mit der Antriebswelle
verbundenen oder verbindbaren Element gekoppelt ist. Dann ist das
vom Rückstellelement
für die
Rückstellung
aufzubringende Drehmoment minimal.
-
Wenn das Getriebe ein Schneckengetriebe mit
Schnecke und Schneckenrad aufweist, ist der Effekt der vorschlagsgemäßen Lösung insofern
noch vorteilhafter, als daß der
in der Beschreibungseinleitung erläuterte schlechte Wirkungsgrad
im Betrieb "Schneckenrad treibt Schnecke" des Schneckengetriebes
vermieden werden kann, indem das Rückstellelement an der Antriebsseite
des Getriebes mit dem Antrieb gekoppelt ist.
-
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht
vor, daß das
Rückstellelement
als Spiralfeder ausgestaltet ist, die vorzugsweise an ihrem inneren Ende
mit dem Antrieb, vorzugsweise mit der Antriebswelle des Motors,
in Eingriff steht und an ihrem anderen Ende vorzugsweise an einem
feststehenden Bauteil, vorzugsweise am Motorgehäuse, festgesetzt ist. Dies
führt zu
einer besonders kompakten und einfach zu realisierenden Variante.
-
Das Rückstellelement kann weiter
als Schraubendruck- oder Schraubenzugfeder ausgestaltet sein, die
wie oben beschrieben, mit dem Antrieb gekoppelt ist. Nach einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Rückstellelement über eine Ritzel-Zahnstangen-Verbindung
mit dem Antrieb gekoppelt, wobei die Zahnstange zur Erzeugung der Rückstellkraft
wiederum mit einer Rückstellfeder
o. dgl. gekoppelt ist. Die beiden letztgenannten Varianten haben
insbesondere den Vorteil, daß für die Rückstellung
lediglich eine lineare Rückstellkraft
benötigt
wird, die besonders einfach realisierbar ist.
-
Um die vom Rückstellelement für die Rückstellung
des Antriebs aufzubringende Kraft bzw. das entsprechende Drehmoment
weiter zu reduzieren, ist es nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen,
das Rückstellelement über ein
zusätzliches
Getriebe mit dem Antrieb zu koppeln. Vorzugsweise ist dieses Getriebe
dann mit einem hohen Wirkungsgrad bezüglich der vom Rückstellelement
bewirkten Rückstellung
versehen.
-
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung
zukommt, wird eine Antriebsanordnung mit einem Antrieb und einem
Rückstellelement für das oben
beschriebene Kraftfahrzeug-Türschloß beansprucht.
Auf die obigen Ausführungen
darf verwiesen werden.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand
einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigt
-
1 in
schematischer Darstellung einen Antrieb eines Kraftfahrzeug-Türschlosses und ein mit dem
Antrieb gekoppeltes Rückstellelement,
-
2 eine
Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in 1.
-
1 zeigt
einen Antrieb 1 für
ein ansonsten nicht weiter dargestelltes Kraftfahrzeug-Türschloß, wobei
der Antrieb 1 einen Motor 2 mit einer Antriebswelle 3,
ein untersetzendes Getriebe 4 mit einer Getriebestufe sowie
ein Stellelement 5 aufweist. Das Getriebe 4 ist
dabei so ausgelegt, daß zur
Verstellung des Stellelements 5 ein nur geringes Drehmoment vom
Motor 2 aufgebracht werden muß. Die Antriebswelle 3 des
Motors 2 ist mit der Antriebsseite 6 des Getriebes 4 und
das Stellelement 5 ist mit der Antriebsseite 7 des
Getriebes 4 gekoppelt. Der Antrieb 1 weist eine
Ausgangsstellung auf und läßt sich
mittels des Motors 2 aus der Ausgangsstellung heraus verstellen.
-
Neben dem Antrieb 1 ist
in 1 ein Rückstellelement 8 dargestellt,
das mit dem Antrieb 1 gekoppelt ist und eine Rückstellkraft
bzw. ein entsprechendes Drehmoment auf den verstellten Antrieb 1 in Richtung
der Ausgangsstellung ausübt.
Für die
Realisierung des Rückstellelements 8 sind
zahlreiche Varianten, vorzugsweise die Variante einer Rückstellfeder,
denkbar. Hierauf wird im folgenden noch eingegangen. Die Aufgabe
des Rückstellelements 8 besteht
darin, den aus der Ausgangsstellung heraus verstellten Antrieb 1 nach
Abschalten des Motors 2 zurück in seine Ausgangsstellung
zu bringen. Bei dieser Rückstellung
ist es so, daß alle
aus ihrer jeweiligen Ausgangsstellung verstellten Bestandteile des Antriebs 1,
beispielsweise die Antriebswelle 3 und das Getriebe 4,
durch die Rückstellkraft
des Rückstellelements 8 in
ihre jeweiligen Ausgangsstellungen zurückverstellt werden.
-
Das Getriebe 4 ist vorliegend
als einstufiges Schneckengetriebe ausgestaltet. Wesentlich ist,
daß das
Rückstellelement 8 an
der Antriebsseite 6 des Getriebes 4 mit dem Antrieb 1 gekoppelt
ist. Da es sich hier um ein untersetzendes Getriebe 4 handelt, also
von der Antriebsseite 6 zur Abtriebsseite 7 des Getriebes 4 gesehen
die Drehzahl herabgesetzt und das Drehmoment heraufgesetzt wird,
ist vom Rückstellelement 8 für die Rückstellung
des Antriebs 1 eine nur geringe Rückstellkraft bzw. ein nur geringes Drehmoment
aufzubringen. Würde
das Rückstellelement 8 an
der Abtriebsseite 7 mit dem Antrieb 1 gekoppelt
sein, so würde
das vom Rückstellelement 8 aufgebrachte
Drehmoment durch das Getriebe 4 in ein niedrigeres Drehmoment
herabgesetzt. Im Ergebnis müßte vom
Rückstellelement 8 ein
entsprechend höheres
Drehmoment aufgebracht werden.
-
Je nach Anwendungsfall kann es erforderlich sein,
daß das
untersetzende Getriebe 4 mehrere Getriebestufen aufweist.
Dann ist es vorgesehen, daß das
Rückstellelement 8,
entlang der kinematischen Kette vom Motor 2 über das
Getriebe 4 bis zum Stellelement 5 gesehen, an
der Antriebsseite der letzten Getriebestufe oder vorzugsweise davor
mit dem Antrieb 1 gekoppelt ist. Mit anderen Worten, das
Rückstellelement 8 sollte
vorzugsweise in dieser kinematischen Kette möglichst "nahe" am Motor 2 mit
dem Antrieb 1 gekoppelt sein. Dann ist gewährleistet,
daß das
vom Rückstellelement 8 für die Rückstellung
des Antriebs 1 aufzubringende Drehmoment möglichst gering
ist.
-
Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Rückstellelement 8 mit der
Antriebswelle 3 des Motors 2 gekoppelt. Es kann auch
sein, daß das
Rückstellelement 8 mit
einem starr mit der Antriebswelle 3 verbundenen oder verbindbaren
Element gekoppelt ist. Hier ist beispielsweise an Kupplungselemente
o. dgl. zu denken. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung,
daß das
vom Rückstellelement 8 für die Rückstellung
des Antriebs 1 aufzubringende Drehmoment minimal ist.
-
Für
die Ausgestaltung des Getriebes 4 sind aus dem Stand der
Technik zahlreiche Möglichkeiten bekannt.
Hierauf darf verwiesen werden. In besonders bevor zugter Ausgestaltung
ist das Getriebe 4 als Zahnradgetriebe, insbesondere als
Schneckengetriebe ausgestaltet.
-
Beim in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Getriebe 4 ein
derartiges Schneckengetriebe mit Schnecke 9 und Schneckenrad 10 auf. Die
Schnecke 9 ist vorliegend direkt mit der Antriebswelle 3 des
Motors 2 gekoppelt. Die Kopplung zwischen Schnecke 9 und
Antriebswelle 3 ist als starre Verbindung ausgeführt, es
kann aber auch sein, daß hier
eine Kupplung oder ein Getriebe zwischengeschaltet ist. Um den Wirkungsgrad
des Getriebes 4 zu optimieren, ist es vorzugsweise vorgesehen,
daß die
Schnecke 9 aus Messing und das Schneckenrad 10 aus
Polyoximethylen (POM) o. dgl. besteht.
-
Im allgemeinen Teil der Beschreibung
ist bereits darauf hingewiesen worden, daß der Wirkungsgrad eines Schneckengetriebes
davon abhängig
ist, in welcher Richtung der kinematischen Kette das Getriebe 4 betrieben
wird. Dies bedeutet, daß mit
der Verlagerung der Kopplung des Rückstellelements 8 mit
dem Antrieb 1 zum Motor 2 hin nicht nur das für die Rückstellung
aufzubringende Drehmoment reduziert wird, sondern gleichzeitig der
schlechte Wirkungsgrad im Betrieb "Schneckenrad treibt Schnecke"
des Schneckengetriebes 4 vermieden wird. Dies ist insbesondere
hervorzuheben, da Schneckengetriebe im Bereich der Kraftfahrzeug-Türschlösser heute
weite Verbreitung finden.
-
Für
die Realisierung des Rückstellelements 8 sind
wiederum zahlreiche Möglichkeiten
aus dem Stand der Technik bekannt. Hierauf darf ebenfalls verwiesen
werden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist das Rückstellelement 8 als
Spiralfeder 11 ausgestaltet (2).
Die Spiralfeder 11 steht an ihrem inneren Ende 12 mit
dem Antrieb 1, im dargestellten und insoweit bevorzugten
Ausführungsbeispiel
mit der Antriebswelle 3 des Motors 2, in Eingriff. An
ihrem äußeren Ende 13 ist
die Spiralfeder 11 über eine
Befestigungsvorrichtung 14 am Motorgehäuse 15 festgesetzt.
Das äußere Ende 13 der
Spiralfeder 11 kann grundsätzlich an jedem feststehenden
Bauteil, insbesondere am Gehäuse
des Kraftfahrzeug-Türschlosses
festgesetzt sein.
-
Je nach Ausgestaltung des Getriebes 4 kann es
vorteilhaft sein, das Rückstellelement 8 als Schraubendruck-
oder Schraubenzugfeder auszugestalten. Dies gilt insbesondere dann,
wenn die Kopplung des Rückstellelements 8 mit
einem Zahnrad des Getriebes 4 vorgesehen ist, das nur über einen
geringen Winkelbereich verstellbar ist. Eine derartige Realisierung
des Rückstellelements 8 führt zu einer
hohen Robustheit und gleichzeitig zu geringen Kosten.
-
Eine weitere Variante, die in bestimmten
Anwendungsfällen
vorteilhaft sein kann, ist die Kopplung des Rückstellelements 8 mit
dem Antrieb 1 über eine
Ritzel-Zahnstangen-Verbindung. Dabei ist die Zahnstange zur Erzeugung
der Rückstellkraft
mit einer Rückstellfeder
o. dgl. gekoppelt. Vorteilhaft ist hier wiederum die Tatsache, daß einfache
Schraubendruck- oder Schraubenzugfedern Anwendung finden können, um
die gewünschte
Rückstellkraft
bzw. das gewünschte
Drehmoment erzeugen zu können.
-
Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel,
das die Anforderungen an das vom Rückstellelement 8 für die Rückstellung
aufzubringende Drehmoment weiter reduziert, besteht darin, daß das Rückstellelement 8 über ein
zusätzliches
Getriebe mit dem Antrieb 1 gekoppelt ist. Dabei handelt
es sich vom Rückstellelement 8 aus
in Richtung des Motors 2 gesehen um ein Untersetzungsgetriebe,
das das vom Rückstellelement 8 aufgebrachte
Drehmoment in ein höheres
Drehmoment überführt. Damit
lassen sich die Anforderungen auf das vom Rückstellelement 8 zur
Rückstellung
des Antriebs 1 aufzubringende Drehmoment weitgehend beliebig,
insbesondere unabhängig
vom Getriebe 4 des Antriebs 1, reduzieren. In
vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen werden, daß das zusätzliche
Getriebe einen hohen Wirkungsgrad bezüglich der vom Rückstellelement 8 bewirkten
Rückstellung
des verstellten Antriebs 1 aufweist. Im Ergebnis wird durch
das zusätzliche
Getriebe eine unbegrenzte Flexibilität bei der Ausgestaltung des
Rückstellelements 8 gewährleistet.
-
Es darf darauf hingewiesen werden,
daß das Rückstellelement 8 in
weiterer bevorzugter Ausgestaltung nur dann mit dem Antrieb 1 kraftschlüssig in Eingriff
steht, wenn der Antrieb 1 aus seiner Ausgangsstellung heraus
verstellt wurde. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß das Rückstellelement 8 den
Antrieb 1 in seiner Ausgangsstellung hält, den Antrieb 1 also
gewissermaßen
in seiner Ausgangsstellung vorspannt.
-
Es sind verschiedene Möglichkeiten
denkbar, wie das Rückstellelement 8,
insbesondere die Rückstellfeder
am oder im Antrieb 1 angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung
ist das Rückstellelement 8 an
der Antriebswelle 3 zwischen der Schnecke 9 und
dem Motorgehäuse 15 mit
dem Antrieb 1 gekoppelt. Dies ist in 1 dargestellt. Es kann aber auch sein,
daß der
Motor 2 eine durchgehende Antriebswelle 3 mit
zwei Antriebssträngen
aufweist und über
den ersten Antriebsstrang mit der Antriebsseite des Getriebes 4 und über den
zweiten Antriebsstrang mit dem Rückstellelement 8 gekoppelt
ist. Dies führt zu
einer besonders kompakten Bauweise und erlaubt eine möglichst
kurze Auslegung des ersten Antriebsstrangs.
-
Schließlich ist es auch möglich, das
Rückstellelement 8 und
das ggf. vorhandene zusätzliche Getriebe
zwischen Rückstellelement 8 und
Antrieb 1 vollständig
in den Motor 2 zu integrieren. Hiermit wird die Kompaktheit
der Anordnung weiter erhöht.
-
Es darf schließlich darauf hingewiesen werden,
daß je
nach Ausgestaltung des Kraftfahrzeug-Türschlosses auch bei der Rückstellung
des Antriebs 1 weitere Schloßkomponenten mit dem Stellelement 5 gekoppelt
sein können.
Dann ist es so, daß bei
der Rückstellung
des Antriebs 1 auch diese weiteren Schloßkomponenten
vom Rückstellelement 8 entsprechend
zurückverstellt
werden müssen.
Dies spielt allerdings für
den Erfolg der vorgeschlagenen Lösung
keine Rolle, da mit der Verlagerung der Kopplung des Rückstellelements 8 mit
dem Antrieb 1" in Richtung" des Motors 2 auch
eine Reduzierung des für
die Rückstellung
dieser weiteren Schloßkomponenten
erforderlichen Drehmoments erfolgt.
-
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung
zukommt, wird eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug-Türschloß mit einem
Antrieb und einem Rückstellelement,
wie oben beschrieben, beansprucht. Auf die obigen Ausführungen
darf verwiesen werden.