DE19649548A1 - Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Türschloß o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Türschloß od. dgl., also auch ein Kraftfahrzeug-Heckklappenschloß oder -Hecktürschloß oder -Klappenschloß, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Die bekannte Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Türschloß od. dgl. ist einfach aufgebaut und erlaubt eine einfache Hilfsbetätigung von Hand bei Ausfall des elek­ tromotorischen Antriebs (US-A-5,240,296). Bei dieser Antriebseinrichtung ist das Getriebe als Schneckenradgetriebe ausgeführt mit Schnecke und Schneckenrad, wo­ bei vom Schneckenrad exzentrisch in Achsrichtung ein Mitnehmerzapfen abragt, der in eine gabelförmige Aufnahme eines Betätigungshebels eingreift und diesen in eine Sicherungsstellung bzw. Entsicherungsstellung umwirft. Im Ruhezustand befindet sich der Mitnehmerzapfen außerhalb der gabelförmigen Aufnahme, so daß dann der Betätigungshebel von Hand zwischen Sicherungsstellung und Entsicherungsstellung hin und her bewegt werden kann. Bei Ausfall des elektromotorischen Antriebs in die­ ser Ruhestellung kann also das Schloß auch von Hand, d. h. z. B. von einem Schließ­ zylinder ausgehend, gesichert oder entsichert werden.

Dem Betätigungshebel sind bei diesem Stand der Technik Anschläge für die Siche­ rungsstellung und die Entsicherungsstellung zugeordnet. Die eigentliche Betätigung des elektromotorischen Antriebs erfolgt aber nicht durch Anlaufen an diese An­ schläge, sondern durch Mikroschalter.

Ein Problem bei dieser Antriebseinrichtung ist ein Ausfall der elektrischen Energie während des Laufens des elektromotorischen Antriebs. Dann kann es nämlich passie­ ren, daß der Mitnehmerzapfen am Schneckenrad innerhalb der gabelförmigen Auf­ nahme stehenbleibt, dort blockiert ist und so das gesamte Türschloß blockiert. Zu­ meist ist es nämlich nicht möglich, den elektromotorischen Antrieb so auszuführen, daß er auch in dieser Situation nicht selbsthemmend wirkt, also unter Aufbringung entsprechender Kraft von Hand rückgestellt werden kann.

Will man den elektromotorischen Antrieb durch sogenannten "Blockbetrieb" steuern, d. h. durch Feststellung der Stromaufnahme beim Anlaufen des Mitnehmerzapfens an Anschlagflächen seitlich der gabelförmigen Aufnahme (DE-A-44 39 479), so ist das zwar motorisch-steuerungstechnisch vorteilhaft, das zuvor erläuterte Problem des Ausfalls des Antriebs während der Funktion ist damit nicht gelöst. Hinzu kommt, daß der Schlag beim Anlaufen des Mitnehmerzapfens an die Anschlagfläche hart ist, was einen beachtlichen Verschleiß und vorzeitigen Ausfall der Antriebseinrichtung zur Folge haben kann und kurzzeitig den Strom sehr stark ansteigen läßt (6 bis 8 A). Die elastische Ausbildung entsprechender Anschläge hilft da auch nicht immer weiter (EP-A- 0 684 356).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung der in Rede ste­ henden Art so auszugestalten und weiterzubilden, daß bei Stromausfall oder Span­ nungsabfall, also Ausfall des elektromotorischen Antriebs und/oder bei hoher Selbst­ hemmung des Getriebes auf möglichst einfache und dauerhaft funktionssichere Weise eine Betätigung von Hand bzw. von außen erfolgen kann. Gleichzeitig soll möglichst ein ruhiger sanfter Anlauf des elektromotorischen Antriebs und ein möglichst weicher Anlauf in den Block bei Realisierung eines Blockbetriebs gewährleistet sein.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahr­ zeug-Türschloß od. dgl. mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Anders als bei den bisherigen Getrieben von Antriebseinrichtungen der in Rede ste­ henden Art wird zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite keine feste Kupplung re­ alisiert, sondern eine im Kupplungsgrad veränderliche Kupplung. Das Getriebe hat also je nach Drehzahl unterschiedlich viel Schlupf. Bei hoher Drehzahl ergibt sich ein geringer Schlupf, bei geringer Drehzahl soll sich ein relativ hoher Schlupf realisieren lassen. Wie hoch der Schlupf ist, hängt natürlich von der jeweils wirksamen Gegen­ kraft ab. Besonders bedeutsam ist die Lehre der Erfindung dann, wenn die Kupp­ lungscharakteristik der Kupplung unabhängig von der Kraftflußrichtung ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lehre wird eine in jeder Hinsicht unproblematische Hilfs­ betätigung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Türschloß od. dgl. reali­ siert. Läuft der motorische, insbesondere elektromotorische Antrieb mit relativ hoher Drehzahl an, so arbeitet die Kupplung mit hohem Kupplungsgrad und der Schlupf des Getriebes ist gering bzw. fast gleich null. Der Kraftfluß von der Antriebsseite zur Abtriebsseite ist hergestellt, der Betätigungshebel oder welches Antriebselement auch immer, das die Antriebsbewegung in die Schloßmechanik hinein transferiert, wird be­ stimmungsgemäß angetrieben. Fällt der motorische, insbesondere elektromotorische Antrieb aus, so kann beispielsweise der an der Abtriebsseite angekoppelte Betäti­ gungshebel langsam von Hand bewegt werden, z. B. von einem Schließzylinder her, was einer geringen Drehzahl an der Abtriebsseite des Getriebes entspricht. Der dann gegebene geringe Kupplungsgrad bzw. große Schlupf führt dazu, daß der elektromo­ torische Antrieb gleichwohl stillstehen kann.

Ohne jedes Problem ist also eine Notbetätigung oder Hilfsbetätigung bei Stromausfall oder Spannungsabfall oder anderweit schwergängigem Getriebe realisiert.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei Anlaufen des elektromotorischen Antriebs der Kupplungsgrad mit ansteigender Drehzahl ansteigt, also ein sanfter Anlauf realisiert ist. Wird eine Steuerung der Antriebseinrichtung durch "Blockbetrieb" realisiert, so wird der Anlauf des entsprechenden Mitnehmerzapfens od. dgl. an die Anschlagflä­ che durch die zuvor erläuterte Kupplungscharakteristik stark gedämpft, die Kupp­ lung wirkt wie eine Anschlagdämpfung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel dar­ stellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug- Türschloß od. dgl.,

Fig. 2 in einem in axialer Richtung liegenden Schnitt den Bereich des Getrie­ bes der Antriebseinrichtung aus Fig. 1,

Fig. 3 in einer Draufsicht den Gegenstand aus Fig. 2, jedoch ohne den dort dargestellten Deckel.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ist bestimmt für ein Kraftfahrzeug-Tür­ schloß od. dgl. Dementsprechend ist diese Antriebseinrichtung auch bestimmt für ein Kraftfahrzeug-Klappenschloß, ein Kraftfahrzeug-Heckklappenschloß, ein Kraftfahr­ zeug-Hecktürschloß.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Antriebseinrichtung. Diese weist zunächst einen motorischen, hier elektro­ motorischen Antrieb 1 auf. Im Regelfall wird es sich bei dem elektromotorischen An­ trieb 1 um einen elektrischen Kleinmotor handeln. Alternativen sind auch Hydraulik­ motoren, Pneumatikantriebe od. dgl.

Die Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs 1 arbeitet auf die Schnecke 2 ei­ nes hier als Schneckenradgetriebe ausgeführten Getriebes 3. Die Schnecke 2 steht mit dem Umfangs-Zahnkranz eines Schneckenrades 4 des Getriebes 3 in Eingriff. Das Getriebe 3 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel (weitgehend) selbsthemmend.

Man erkennt, daß das Schneckenrad 4 einen Mitnehmer 5 antreibt, der im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel als Vierkantzapfen koaxial zum Schneckenrad 4 ausgeführt ist. Der Mitnehmer 5 trägt einen Betätigungshebel 8, der durch Funktion des Antriebs 1 in eine Sicherungsstellung und eine Entsicherungsstellung bewegt werden kann. Die Bewegung des Betätigungshebels 8 wirkt in die Schloßmechanik des nicht wei­ ter dargestellten Kraftfahrzeug-Türschlosses hinein und führt dort zu entsprechender Sicherungsfunktion oder Entsicherungsfunktion. Die Funktion des Betätigungshe­ bels 8 in der Schloßmechanik kann auch eine andere, beispielsweise eine Diebstahlsi­ cherungsfunktion sein, das hängt von der jeweiligen Konstruktion des Kraftfahr­ zeug-Türschlosses ab, auf die es hier weiter nicht ankommt.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Ausführung der Antriebseinrichtung, bei der der elektromotorische Antrieb 1 im "Blockbetrieb" gesteuert wird. Der elek­ tromotorische Antrieb 1 wird also durch Bestromung des Elektromotors eingeschaltet und wieder abgeschaltet, wenn der Elektromotor dadurch einen Überstrom zieht, daß der Betätigungshebel 8 in seiner weiteren Bewegung mechanisch irgendwie bloc­ kiert wird, beispielsweise durch Anschläge, die auch an weiterführenden Hebeln der Schloßmechanik wirksam sein können.

Die Lehre der Erfindung ist nicht auf eine Funktion der Antriebseinrichtung im Blockbetrieb beschränkt. Vielmehr und besonders vorteilhaft ist die Lehre der Erfin­ dung einsetzbar mit einem durch Mikroschalter oder Abtastung von Steuerkurven gesteuerten elektromotorischen Antrieb 1.

Fig. 2 läßt die Besonderheit der Lehre der Erfindung erkennen. Das Getriebe 3 mit Schnecke 2 und Schneckenrad 4, nur beim Ausführungsbeispiel, weist keine feste Kupplung auf, sondern realisiert, daß zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite des Getriebes 3 eine im Kupplungsgrad veränderliche Kupplung 10 angeordnet ist, die bei hoher Drehzahl einen hohen Kupplungsgrad und bei geringer Drehzahl einen ge­ ringen Kupplungsgrad aufweist. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dabei besonders dadurch aus, daß die Kupplungscharakteristik der Kupplung 10 un­ abhängig von der Kraftflußrichtung ist.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, mit einem von der Kraftflußrichtung abhängigen Kupplungsgrad zu arbeiten, das würde aber die Aufgabe, die der Lehre der Erfindung zugrundeliegt, nur zum Teil lösen können.

Eine die erfindungsgemäße Charakteristik aufweisende Kupplung 10 ist beispiels­ weise eine formschlüssige Kupplung, die bei hoher Drehzahl eingekuppelt, bei gerin­ ger Drehzahl ausgekuppelt ist. Eine solche formschlüssige Kupplung kann beispiels­ weise als Fliehkraftkupplung realisiert werden.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt jedoch die Ausführung der erfindungsge­ mäß realisierten Kupplung 10 in der Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug-Tür­ schloß in kraftschlüssiger Weise, so daß die Kupplung 10 bei hoher Drehzahl einen geringen Schlupf und bei geringer Drehzahl einen hohen Schlupf aufweist. Auch dies kann man mit einer Fliehkraftkupplung realisieren, wenn man keinen Formschlußein­ griff der Fliehkraftelemente realisiert, sondern lediglich einen Reibschluß.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich durch eine besonders bevorzugte Ausführungsform dieser kraftschlüssigen Kupplung 10 aus, nämlich dadurch, daß die Kupplung 10 als Fluidkupplung ausgeführt ist mit einem Fluid hoher relativer Viskosi­ tät, in dem sich ein Kupplungsteil bewegt. Bewegt sich das Kupplungsteil im Fluid, so wird dieser Bewegung in dem zähflüssigen Fluid relativ hoher Viskosität ein Bewe­ gungswiderstand entgegengesetzt, der mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Kupplungsteils im Fluid ansteigt. Je schneller sich das Kupplungsteil bewegt, höhere Drehzahl, desto höher ist der Bewegungswiderstand. Ganz langsam läßt sich das Kupplungsteil im Fluid praktisch widerstandsfrei oder mit sehr geringem Widerstand bewegen. Damit ist der veränderliche Kupplungsgrad realisiert.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich weiter dadurch aus, daß das Fluid durch eine Engstelle 11 mit geringem Strömungsquerschnitt, vorzugsweise durch mehrere Engstellen 11 gepreßt wird. Das Fluid ist zweckmäßigerweise zähflüs­ sig, vorzugsweise mit einer Viskosität größer als 50 000 (relative Viskosität). Man kann beispielsweise ein klebriges viskoses Fett einsetzen, das bei 120°C eine relative Viskosität von 135 000 und bei -40°C eine relative Viskosität von 200 000 hat.

Fig. 2 zeigt lediglich das Getriebe 3 der Antriebseinrichtung mit der Kupplung 10 in einem axial liegenden Schnitt. Man erkennt zunächst die Schnecke 2 des Getriebes 3 und das Schneckenrad 4. Man erkennt ferner, daß die Kupplung 10 ein wannenartig ausgeführtes, einen Aufnahmeraum 12 für das Fluid bildendes erstes Kupplungsteil 13 mit einem dieses schließenden Deckel 14 und ein den Aufnahmeraum 12 zentrisch durchsetzendes, nach zumindest einer Seite axial nach außen abragendes zweites Kupplungsteil 15 aufweist. Mit Dichtungselementen 16 ist der Deckel 14 zum ersten Kupplungsteil 13 und das zweite Kupplungsteil 15 im ersten Kupplungsteil 13 abge­ dichtet, so daß das Fluid aus dem Aufnahmeraum 12 nicht austreten kann.

Bei dem Fluid sollte es sich aus Gründen des praktischen Einsatzes um ein zähflüs­ siges Material mit möglichst temperaturunabhängigen Eigenschaften jedenfalls im Bereich von 230 bis ca. 390 K, also von ca. -40°C bis ca. 120°C handeln. Die Dich­ tung zwischen Deckel 15 und erstem Kupplungsteil 13 kann auch dauerhaft, bei­ spielsweise durch Ultraschallverschweißung der beiden Teile, realisiert sein.

Wesentlich ist ferner, daß das zweite Kupplungsteil 15 zumindest einen, hier und vor­ zugsweise mehrere im Aufnahmeraum 12 in das Fluid ragende Flügel 17 aufweist. Be­ sonders zweckmäßig ist es dabei, daß zwischen den Flügeln 17 und der Wandung und/oder dem Boden und/oder der Decke des Aufnahmeraums 12 und/oder der Wan­ dung des zweiten Kupplungsteils 15 Spalte vorgesehen sind, die die Engstellen 11 bilden. Alternativ oder zusätzlich können die Flügel 17 auch mit Durchbrechungen oder Bohrungen zur Bildung entsprechender Engstellen ausgeführt sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 10 so konstruiert, daß das zweite Kupplungsteil 15 eine kreisscheibenförmige Tragplatte 18 aufweist, von der etwa axial aufragen die Flügel 17, wobei diese selbst wiederum etwa radial ausgerich­ tet sind. Man erkennt in Fig. 3 in der Draufsicht und in Fig. 2, daß die Tragplatte 18, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mitsamt der Flügel 17 als einteiliges Kunst­ stoffteil ausgeführt ist, mittels einer Buchse 19, die ebenfalls Teil dieses Kunststoffteils ist, auf das als Abtriebswelle aus Metall ausgeführte zweite Kupplungsteil 15 aufge­ preßt ist. Hier sind natürlich vielerlei andere Befestigungstechniken realisierbar, ebenso wie andere Materialien. Die Flügel 17 im Aufnahmeraum 12 können auch als dünne Metallbleche, beispielsweise 0,2 mm ausgeführt sein, wenn sich Kunststoffflü­ gel als nicht hinreichend widerstandsfähig erweisen sollten.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt das erste Kupplungsteil 13 im übrigen als das Schneckenrad 4 und das zweite Kupplungsteil 15 eben als zuvor erläuterte Ab­ triebswelle aus Metall. Man erkennt oben an der Abtriebswelle, die das zweite Kupplungsteil 15 bildet, das Verbindungsende 20, auf dem dann die Mitnehmer­ scheibe 5 von Fig. 1 aufgesteckt wird. Natürlich kann das Verbindungsende 20 auch in ganz anderer Weise in die Schloßmechanik hinein verbunden sein, das obliegt den konstruktiven Überlegungen eines Fachmannes.

Der wesentliche Kern für die Lehre der Erfindung liegt darin, hier eine im Kupplungs­ grad von der Drehzahl abhängige Kupplung 10 realisiert zu haben, die das Problem der einfachen Hilfsbetätigung bei Stromausfall oder Spannungsabfall ebenso löst wie das Problem des weichen Anlaufs und des gedämpften Blockanschlags bei Realisie­ rung eines Blockbetriebs.

Wird die Schnecke 2 vom elektromotorischen Antrieb 1 mit hoher Drehzahl angetrie­ ben, so kann das Fluid praktisch nicht durch die Engstellen 11 im Aufnahmeraum ge­ preßt werden. Vom Fluid werden die Flügel 17 mitgenommen und mit ihnen das zweite Kupplungsteil 15, das so entsprechend mit dem Verbindungsende 20 letztlich den Betätigungshebel antreibt. Wird während dieses Vorganges der elektromotori­ sche Antrieb 1 irgendwie stillgesetzt oder blockiert, so kann zunächst der Betäti­ gungshebel 8 nicht weiterbewegt werden. Das kann aber dann von Hand, also bei­ spielsweise von dem Schließzylinder des Schlosses selbst her direkt auf den Betäti­ gungshebel 8 einwirkend erfolgen, wenn diese Betätigungsbewegung langsam vonstatten geht, also eine nur geringe Drehzahl auftritt. Dann nämlich lassen sich die Flügel 17 gegen den Widerstand des Fluids im Aufnahmeraum 12 bewegen, das Fluid durchtritt die Engstellen 11 und setzt den sich sehr langsam bewegenden Flügeln 17 nur einen geringen Widerstand entgegen. Die Notbetätigung oder Hilfsbetätigung kann also unproblematisch erfolgen.

Es liegt auf der Hand, daß entsprechende Anlauf- und Anschlagdämpfungen in glei­ cher Weise die Folge dieser Fluidkupplung sind.

Claims (12)

1. Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeug-Türschlosses o. dgl. mit einem motorischen, insbesondere elektromotorischen Antrieb (1) und einem Getriebe (3) mit einer Antriebsseite und mit einer Abtriebsseite, von der aus ein Betätigungshebel (8) o. dgl. einer Schloßmechanik angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebsseite und der Abtriebsseite des Getriebes (3) eine im Kupplungsgrad veränderliche Kupplung (10) angeordnet ist, die bei hoher Drehzahl einen hohen Kupplungsgrad und bei geringer Drehzahl einen geringen Kupplungs­ grad aufweist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp­ lungscharakteristik der Kupplung (10) unabhängig von der Kraftflußrichtung ist.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10) formschlüssig ausgeführt ist und bei hoher Drehzahl eingekuppelt, bei geringer Drehzahl ausgekuppelt ist.

4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10) als Fliehkraftkupplung ausgebildet ist.

5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10) kraftschlüssig ausgeführt ist und bei hoher Drehzahl einen geringen Schlupf und bei geringer Drehzahl einen hohen Schlupf aufweist.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10) als Fluidkupplung ausgeführt ist mit einem Fluid hoher relativer Viskosität, in dem sich ein Kupplungsteil bewegt.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid durch eine Engstelle (11) mit geringem Strömungsquerschnitt, vorzugsweise mehrere Engstellen (11) mit jeweils geringem Strömungsquerschnitt gepreßt wird.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid zähflüssig ist, vorzugsweise mit einer Viskosität größer als 50 000, insbesondere ca. 100 000 bis 200 000 im Temperaturbereich 120°C bis -40°C.

9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (10) ein wannenartig ausgeführtes, einen Aufnahmeraum (12) für das Fluid bildendes erstes Kupplungsteil (13) mit einem dieses schließenden Deckel (14) und ein den Aufnahmeraum (12) zentrisch durchsetzendes, nach zumindest einer Seite axial nach außen abragendes zweites Kupplungsteil (15) aufweist, und daß das zweite Kupplungsteil (15) zumindest einen, vorzugsweise mehrere im Aufnahmeraum (12) in das Fluid ragende Flügel (17) aufweist.

10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flügeln (17) und der Wandung und/oder dem Boden und/oder der Decke des Aufnahmeraumes (12) und/oder der Wandung des zweiten Kupplungsteils (15) Spalte vorgesehen sind, die die Engstellen (11) bilden und/oder in den Flügeln (17) Öffnun­ gen vorgesehen sind, die die Engstellen (11) bilden.

11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil (15) eine kreisscheibenförmige Tragplatte (18) und davon etwa axial aufragende, etwa radial ausgerichtete Flügel (17) aufweist.

12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsteil (13) als Schneckenrad (4) und das zweite Kupplungsteil (15) als Abtriebswelle ausgeführt ist.