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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugtürverschluss, mit einem Gesperre, und mit einem motorischen Antrieb, wobei dem motorischen Antrieb ein nachgeschaltetes Getriebe folgt, wobei ferner das Getriebe im Normalbetrieb und im Notfallbetrieb mit unterschiedlichen Drehmomenten auf das Gesperre arbeitet, und wobei das Getriebe für den Notfallbetrieb eine Energiespeichereinrichtung aufweist.
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Bei einem Kraftfahrzeugtürverschluss entsprechend der zuvor beschriebenen Gestaltung, wie er in der
DE 199 37 943 A1 beschrieben wird, ist ein Antriebsmotor realisiert, der mit einem Untersetzungsgetriebe und einem vom Untersetzungsgetriebe angetriebenen, mit einer Klinke eines Gesperres gekuppelten Betätigungshebel zum Ausheben der Klinke ausgerüstet ist. Der elektrische Antriebsmotor wirkt bei geringer Gegenkraft an der Klinke mit geringem Untersetzungsverhältnis auf die Klinke. Dadurch wird die Klinke schnell ausgehoben. Bei höherer Gegenkraft an der Klinke arbeitet das Untersetzungsgetriebe mit größerem Untersetzungsverhältnis auf die Klinke und hebt diese langsamer aus. Auf diese Weise soll eine kurze Stellzeit im Normalbetrieb zur Verfügung gestellt werden und hohe Öffnungskräfte im Notfall.
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Weitere Kraftfahrzeugtürverschlüsse werden beispielhaft in der
DE 197 10 531 A1 oder auch der
DE 199 35 589 A1 offenbart. In beiden Fällen kommt ein reversierbarer motorischer Antrieb zum Einsatz, der in einer Normaldrehrichtung mit geringem Untersetzungsverhältnis und in einer Notfalldrehrichtung mit deutlich größerem Untersetzungsverhältnis auf das Gesperre einwirkt. Das ist aufwendig, weil ein reversierbarer motorischer Antrieb, insbesondere ein reversierbarer Elektromotor, eine relativ komplizierte und kostenträchtige Steuerung benötigt.
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Die
DE 75 38 213 U1 befasst sich mit einer zentralen Verriegelungseinrichtung für Fahrzeugtüren. Dabei ist jede Antriebseinheit mit einem reversierbaren Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe ausgerüstet. In das Untersetzungsgetriebe zwischen dem Motor und einem Abtriebshebel ist eine federbelastete, zweiseitig wirkende Überlastkupplung eingebracht. Auf diese Weise soll bei Versagen der Verriegelungsautomatik die Verriegelung von Hand ohne großen Kraftaufwand vorgenommen werden können.
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Im Rahmen der
US 4 796 932 A wird ein Kraftfahrzeugtürschloss mit einem Planetengetriebe als Untersetzungsgetriebe beschrieben. Außerdem ist ein Kupplungsmechanismus realisiert.
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Die Unterscheidung zwischen Normalbetrieb und Notfallbetrieb ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass Kraftfahrzeugtürverschlüsse mit elektrischen Antriebsmotoren, die sich elektrisch öffnen lassen, unter bestimmten Betriebsbedingungen nicht in der Lage sind, eine obligatorische Sperrklinke des Gesperres auszuheben, so dass die Drehfalle freikommt. Das hat zur Folge, dass sich eine zugehörige Kraftfahrzeugtür nicht öffnen lässt. Solche Notfallsituationen stellen sich beispielsweise dann ein, wenn der Kraftfahrzeugtürverschluss vereist ist oder in Folge eines (Seiten-)Aufpralls einen Verzug erfahren hat.
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Aus diesem Grund arbeitet der Stand der Technik im Notfallbetrieb mit einem erhöhten Drehmoment auf das Gesperre, um trotz dieser besonderen Betriebsbedingung für eine Öffnung der zugehörigen Kraftfahrzeugtür sorgen zu können. Zu diesem Zweck wird – wie bereits ausgeführt – auf einen aufwendigen reversierbaren Antrieb zurückgegriffen. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Kraftfahrzeugtürverschluss der eingangs beschriebenen Gestaltung so weiter zu entwickeln, dass eine sichere Öffnung des Gesperres im Notfallbetrieb gelingt, und zwar bei im Vergleich zum Stand der Technik deutlich reduziertem Aufwand.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßer Kraftfahrzeugtürverschluss dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung als ein vom Antrieb beaufschlagtes Spannglied und ein mit einem Nocken auf das Gesperre arbeitendes Mitnahmeglied lastabhängig miteinander verbindende Kupplung ausgebildet ist, und dass das Spannglied und das Mitnahmeglied im Normalbetrieb durch die Energiespeichereinrichtung quasi-starr miteinander gekoppelt sind, während das Spannglied im Notfallbetrieb bei blockiertem Mitnahmeglied eine Relativbewegung gegenüber dem Mitnahmeglied unter Energiezufuhr zu der Energiespeichereinrichtung vollführt, wobei das Spannglied als Planetenradträger und das Mitnahmeglied als Hohlrad eines Planetengetriebes ausgebildet sind, oder umgekehrt.
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Die Energiespeichereinrichtung mag extern mit Energie versorgt werden und beispielsweise als gespannte Feder ausgebildet sein. Selbstverständlich sind auch andere Energiespeichereinrichtungen denkbar, so z. B. ein Druckspeicher, ein Zusatzmotor etc.. Jedenfalls muss gewährleistet werden, dass im Notfallbetrieb der Antrieb unter gegebenenfalls Rückgriff auf die Energiespeichereinrichtung in der Lage ist, ausgangsseitig des Getriebes ein Drehmoment zur Verfügung zu stellen, welches die Blockade überwindet.
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Vorteilhafterweise wird die Energiespeichereinrichtung jedoch nicht extern, von außen, mit Energie versorgt, sondern erfindungsgemäß übernimmt diese Aufgabe der ohnehin vorhandene motorische Antrieb. Dabei nimmt die Energiespeichereinrichtung im Notfallbetrieb so lange Energie von dem besagten motorischen Antrieb – also intern – auf, bis ein die Blockade des Gesperres überwindendes Drehmoment ausgangsseitig des Getriebes erreicht wird. Sobald also die Energiespeichereinrichtung über eine Energie verfügt, die zu dem betreffenden Blockadedrehmoment korrespondiert, lässt sich das Gesperre öffnen, wobei danach das Getriebe unmittelbar (wieder) in den Normalbetrieb übergeht.
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Bei der Energiespeichereinrichtung handelt es sich um eine die beiden Getriebeglieder des Planetengetriebes lastabhängig miteinander verbindende Kupplung. Außerdem weist die Energiespeichereinrichtung die Spiralfeder auf, deren eines Ende in dem einen Getriebeglied verankert ist, während deren anderes Ende das andere Getriebeglied per Kraftschluss mitnimmt.
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Das eine Getriebeglied ist folglich als das Spannglied ausgeführt und wird von dem Antrieb beaufschlagt. Demgegenüber handelt es sich bei dem anderen Getriebeglied um das Mitnahmeglied, welches mit Hilfe des Nockens auf das Gesperre arbeitet. Im Normalbetrieb sind das Spannglied und das Mitnahmeglied durch die Energiespeichereinrichtung bzw. die lastabhängig wirkende Kupplung quasi-starr miteinander gekoppelt. Das heißt, im Normalbetrieb findet keine Relativbewegung zwischen dem Spannglied und dem Mitnahmeglied statt, weil insofern die Energiespeichereinrichtung bzw. die lastabhängig wirkende Kupplung für eine gleichsam starre Verbindung der beiden genannten Getriebeglieder sorgt.
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Kommt es dagegen zu einer Notfallsituation und folgerichtig zum Notfallbetrieb, so vollführt das Spannglied bei blockiertem Mitnahmeglied die zumeist untersetzte Relativbewegung gegenüber dem Mitnahmeglied unter Energiezufuhr zu der Energiespeichereinrichtung. Wegen der Blockade des Mitnahmegliedes und der demgegenüber stattfindenden Relativbewegung des Spanngliedes nimmt die die beiden vorgenannten Getriebeglieder koppelnde Energiespeichereinrichtung Energie auf, die vom motorischen Antrieb stammt.
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Bei dem Getriebe handelt es sich um ein Planetengetriebe, wobei das Spannglied als Planetenradträger und das Mitnahmeglied als Hohlrad dieses Planetengetriebes ausgebildet sind. Genauso gut kann umgekehrt verfahren werden.
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Im Normalbetrieb sind bei dieser Variante das Spannglied bzw. der Planentenradträger und das Mitnahmeglied bzw. das Hohlrad durch die lastabhängige Kupplung quasi-starr miteinander verbunden, drehen sich also gleichsinnig mit gleicher Drehzahl. Im Notfallbetrieb wird das Hohlrad jedoch durch das blockierte Gesperre festgesetzt. Dennoch kann sich der Planetenradträger weiter drehen und wird insofern vom Antrieb beaufschlagt. Weil sich einzelne Planetenräder des Planetenradträgers am Hohlrad bei diesem Vorgang abwälzen, wird die Bewegung des Planetenradträgers im Vergleich zu dem vom motorischen Antrieb beaufschlagten Sonnenrad untersetzt.
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Diese Untersetzung ermöglicht es, die Feder bzw. die Energiespeichereinrichtung zunehmend zu spannen. Sobald bei diesem Vorgang eine Spannenergie erreicht worden ist, die zu einer Kraft korrespondiert, welche ihrerseits dem Blockadedrehmoment entspricht, ist das Hohlrad (wieder) in der Lage, dem Planetenradträger bzw. Steg in der Drehbewegung zu folgen. Zu Beginn des Notfallbetriebes wird die Feder also gespannt, wodurch das Federmoment auf das Hohlrad übertragen wird. Sobald das Blockademoment überschritten worden ist und dementsprechend das zuvor blockierte Gesperre freikommt, folgt das Hohlrad dem Steg in der Drehbewegung, bis die für das Öffnen des Gesperres erforderliche Betätigungskraft wieder geringer als die Federkraft ist. Dann werden Hohlrad und Steg wieder quasi-starr mit Hilfe der lastabhängigen Kupplung verbunden und vollführen keine Relativbewegung mehr zueinander.
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Im Ergebnis wird ein Kraftfahrzeugtürverschluss zur Verfügung gestellt, welcher in seinem Getriebe über eine integrierte Energiespeichereinrichtung für den Notfallbetrieb verfügt. Diese Energiespeichereinrichtung wird in der Notfallsituation so lange mit Energie vom Antrieb versorgt, bis ausgangsseitig des Getriebes ein die Blockade überwindendes Drehmoment (das Blockademoment) zur Verfügung steht.
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Das alles gelingt mit geringstem Aufwand, weil insofern auf ein lediglich geringfügig modifiziertes Planetengetriebe zurückgegriffen werden kann, das durch kompakten und kostengünstigen Aufbau überzeugt. Es ist lediglich erforderlich, den Planetenradträger und das Hohlrad mit der beschriebenen lastabhängigen Kupplung bzw. Energiespeichereinrichtung zu koppeln. Selbstverständlich können auch andere Getriebeglieder des Planetenradgetriebes oder irgendeines anderen Getriebes miteinander durch die beschriebene lastabhängige Kupplung bzw. Energiespeichereinrichtung verbunden werden, solange gewährleistet ist, dass der motorische Antrieb im Notfallbetrieb die Energiespeichereinrichtung mit Energie versorgen kann, was in der Regel durch ein im Vergleich zum Normalbetrieb realisiertes Untersetzungsverhältnis gewährleistet wird. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugtürverschlusses ausschnittsweise,
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2 einen Schnitt durch 1 und
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3 eine Ansicht auf den Gegenstand nach 1 aus Richtung X.
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In den Figuren ist ein Kraftfahrzeugtürverschluss dargestellt, der über ein lediglich in 3 angedeutetes Gesperre 1, 2 aus einer Drehfalle 1 und einer Sperrklinke 2 verfügt. Wie üblich wirkt das Gesperre 1, 2 mit einem nicht gezeigten Schließbolzen zusammen. Der dargestellte Kraftfahrzeugtürverschluss lässt sich motorisch mit Hilfe eines Antriebes 3, 4, 5 öffnen. Der Antrieb 3, 4, 5 setzt sich aus einem Elektromotor 3, einer Abtriebswelle mit Schnecke 4 und einer Abtriebsscheibe 5 zusammen. Die Schnecke 4 arbeitet auf die Abtriebsscheibe 5 in der in 1 durch einen Pfeil dargestellten Drehrichtung, bei welcher es sich in der Ansicht entsprechend der 3 um eine Uhrzeigersinnbewegung handelt.
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Dem motorischen Antrieb 3, 4, 5 folgt ein nachgeschaltetes Getriebe 6, 7, 8, 9, welches im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend als Planetenradgetriebe 6, 7, 8, 9 ausgebildet ist. Das Planetenradgetriebe 6, 7, 8, 9 verfügt über ein Sonnenrad 6, drei Planetenräder 7, einen Planetenradträger bzw. Steg 8 sowie ein Hohlrad 9.
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Mit dem Hohlrad 9 verbunden ist ein Nocken 10 bzw. Schaltnocken 10, der entsprechend der Darstellung in 3 in Folge seiner vom motorischen Antrieb 3, 4, 5 verursachten Uhrzeigersinnbewegung die Sperrklinke 2 aushebt, so dass die Drehfalle 1 freikommt und den Schließbolzen freigibt. Eine zugehörige Kraftfahrzeugtür lässt sich öffnen. Dabei ist der Kraftfluss in diesem Normalbetrieb so gestaltet, dass die Planetenräder 7 zusammen mit dem Planetenradträger 8, dem Hohlrad 9 und dem Nocken 10 in Verbindung mit dem Sonnenrad 6 eine quasi-starre Baueinheit 6, 7, 8, 9, 10 bilden, die insgesamt über die Abtriebsscheibe 5 von der Schnecke 4 in Drehungen versetzt wird. Die Drehbewegungen des motorischen Antriebes 3, 4, 5 werden also 1:1 auf den Nocken 10 übertragen.
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Kommt es dagegen zum Notfallbetrieb, weil das Gesperre 1, 2 beispielsweise in Folge eines Seitenaufpralles einen Verzug aufweist, sich jedenfalls nicht mit den im Normalbetrieb zur Verfügung stehenden Drehmomenten öffnen lässt, so wird auf ein erhöhtes Drehmoment innerhalb des Getriebes 6, 7, 8, 9 umgeschaltet.
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Zu diesem Zweck verfügt das Getriebe 6, 7, 8, 9 über eine Energiespeichereinrichtung 11 bzw. lastabhängige Kupplung 11, die im Rahmen des Ausführungsbeispiels den Planetenradträger bzw. Steg 8 mit dem Hohlrad 9 koppelt. Demzufolge bilden die beiden vorgenanten Getriebeglieder 8, 9 einerseits ein Spannglied 8 und andererseits ein Mitnahmeglied 9.
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Die Energiespeichereinrichtung 11 bzw. lastabhängig wirkende Kupplung 11 weist eine Feder 12 auf, nach dem Ausführungsbeispiel eine Spiralfeder 12, die eine axiale Verlängerung 8' des Steges 8 wenigstens teilweise umschließt. Ein Ende 12a der Spiralfeder 12 ist in dem einen Getriebeglied 8, nämlich dem Spannglied bzw. Steg oder Planetenradträger 8 verankert. Dagegen nimmt das andere Ende 12b der Spiralfeder 12 das andere Getriebeglied bzw. Mitnahmeglied 9 oder das Hohlrad 9 per Kraftschluss mit.
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Tatsächlich taucht das Ende 12b der Spiralfeder 12 in eine zylindrische Öffnung 13 im Hohlrad 9 ein. Zuvor durchdringt dieses Ende 12b jedoch einen bogenförmigen Schlitz 14 im Steg bzw. Planetenradträger 8. Dieser bogenförmige Schlitz 14 stellt sicher, dass die Energiespeichereinrichtung 11 bzw. die Spiralfeder 12 im Notfallbetrieb gespannt werden kann.
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Der mit dem Hohlrad 9 verbundene Nocken 10 taucht mit einem Lagerstift 15 in den hohlzylindrisch ausgebildeten Steg bzw. Planetenradträger 8, genauer in dessen Verlängerung 8', ein. Dadurch erfährt der Planetenradträger 8 eine Lagerung auf dem betreffenden Lagerstift 15. Um den steuerungstechnischen Aufwand so gering wie möglich zu halten, arbeitet der motorische Antrieb 3, 4, 5 in nur einer Drehrichtung (im Uhrzeigersinn in der Ansicht nach 3) auf das Getriebe 6, 7, 8, 9. Es handelt sich also um einen unidirektionalen motorischen Antrieb 3, 4, 5.
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Die Funktionsweise ist wie folgt. Im Normalbetrieb sind die am Nocken 10 zur Öffnung des Gesperres 1, 2 erforderlichen Kräfte bzw. Drehmomente nicht so hoch, als das die quasi-starre Kopplung zwischen den beiden Getriebegliedern 8, 9 bzw. dem Planetenradträger 8 und dem Hohlrad 9 aufgehoben würde. Die Energiespeichereinrichtung 11 nimmt also keine Energie auf. Man kann auch sagen, dass die lastabhängig wirkende Kupplung 11 für eine starre Verbindung zwischen dem Planetenradträger 8 und dem Hohlrad 9 sorgt. Dadurch arbeitet der Elektromotor 3 über die Schnecke 4 und die Abtriebsscheibe 5 auf die quasi-starre Baueinheit 6, 7, 8, 9, 10. Der Nocken 10 folgt somit der Drehung des Sonnenrades 6 gleichsinnig und ohne Drehmomentwandlung. Das Gesperre 1, 2 wird geöffnet, als ob das Sonnenrad 6 direkt an den Nocken 10 angeschlossen wäre.
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Kommt es dagegen zum Notfallbetrieb, so wird der Nocken 10 blockiert, weil das Gesperre 1, 2 nicht (mehr) geöffnet werden kann. Durch die Blockade des Nockens 10 wird auch das mit dem Nocken 10 verbundene Hohlrad 9 festgesetzt. Der motorische Antrieb 3, 4, 5 dreht weiter, so dass das Sonnenrad 6 nach wie vor rotiert. Mit dem Sonnenrad 6 kämmen die Planetenräder 7, die sich in Folge der Blockade des Hohlrades 9 im Innern am Hohlrad 9 abwälzen. Dadurch bewegt sich der Planetenradträger bzw. Steg 8 gegenüber dem Hohlrad 9. Es kommt also im Notfallbetrieb zu einer Relativbewegung des Spanngliedes bzw. Steges 8 gegenüber dem Mitnahmeglied bzw. Hohlrad 9. Diese Relativbewegung ist zudem gegenüber der Drehbewegung des Sonnenrades 6 untersetzt.
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Es steht also gegenüber dem Normalbetrieb im Notfallbetrieb ein erhöhtes Drehmoment am Planetenradträger 8 zur Verfügung, welches in der Lage ist, die Energiespeichereinrichtung bzw. Kupplung 11 zu spannen. Gleichzeitig überträgt die Energiespeichereinrichtung bzw. Kupplung 11 oder die Spiralfeder 12 die mit zunehmender Drehung des Steges 8 anwachsende Spannkraft auf das Hohlrad 9. Das geschieht so lange, bis das Hohlrad 9 (wieder) mitgenommen wird, weil insofern das vom Steg 8 aufgebrachte und über die Spiralfeder 12 übertragene Drehmoment dem Blockademoment des Gesperres 1, 2 entspricht bzw. dieses übertrifft.
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Als Folge hiervon dreht sich das Hohlrad 9 (wieder) zusammen mit dem Planetenradträger bzw. Steg 8, und zwar so lange, bis die am Nocken 10 aufgebaute Betätigungskraft geringer ist als die zum Spannen der Spiralfeder 12 erforderliche Spannkraft. Die Spiralfeder 12 bzw. Energiespeichereinrichtung 11 hat dann (wieder) ihren Ruhezustand erreicht, wobei Planetenradträger 8 und Hohlrad 9 wieder quasi-starr miteinander gekoppelt sind. Die in der Feder 12 gespeicherte Spannenergie wird also zum Öffnen des Gesperres 1, 2 genutzt, wobei zum Aufbau der Spannenergie die Blockade des Hohlrades 9 als Grundvoraussetzung erforderlich ist.
