Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststeller für in unterschiedliche
Winkelstellungen schwenkbar an einer festen Basis angelenkte, mit dieser
zusätzlich über ein Halteglied verbundene Bauteile, der elektromechanische
Mittel mm stufenlosen Feststellen der Schwenkstellungen aufweist, die eine
mechanische Feststellanordnung mit zwei Bremsbacken, die in einen
spannenden Wirkeingriff mit dem Halteglied bringbar sind, und einen abhängig
von einer Schwenkbewegung des Bauteils über eine elektronische
Auswerteeinheit mittels eines Bewegungssensors elektrisch aktivierbaren
Aktuator zum Betätigen der mechanischen Feststellanordnung aufweisen.
In verschiedenen Bereichen des täglichen Lebens besteht die Notwendigkeit,
Bauteile, die in unterschiedlichen Winkelstellungen schwenkbar an einer festen
Basis angelenkt sind, in einer vorgegebenen Schwenkstellung festzustellen.
Beispiele dafür sind das Feststellen von Türen und Fenstern in Häusern und
Gebäuden und insbesondere das Feststellen von Türen, Hauben oder
Heckklappen von Kraftfahrzeugen.
Der Stand der Technik zeigt hierzu bereits mehrere typische Lösungen, die
anhand von Feststellern für Kraftfahrzeug-Bauteile beschrieben werden sollen,
die aber entsprechend angepaßt auch für das Feststellen von schwenkbaren
Bauteilen in anderen technischen Bereichen verwendet werden können.
Fahrzeugtüren von Kraftfahrzeugen weisen typischerweise einen sogenannten
Türfeststeller auf, der es ermöglicht, daß die Fahrzeugtür in bestimmten
Winkelstellungen gegen Eigenbewegungen festgestellt ist, was insbesondere das
Aus- und Einsteigen der Kraftfahrzeug-Insassen erleichtert. Überwiegend
werden derzeit mechanisch arbeitende Türfeststeller eingesetzt, die ein
Feststellglied in Form eines Haltegliedes, auch Feststellarm oder Haltestange
bzw. -band genannt, aufweisen. Dieses Halteglied ist an seinem einen Ende
gelenkig mit dem Türrahmen verbunden, und zwar derart, daß ihr Drehpunkt
außerhalb der durch die Scharnierachsen vorgegebenen Schwenkachse der Tür
liegt. Das Halteglied ragt über eine Öffnung in der Seitenkante des Türblattes
in diese hinein; aufgrund seiner exzentrischen Anlenkung am Türrahmen
vollführt das Halteglied beim Bewegen der Tür Ausfahr- und
Einfahrbewegungen relativ zum Türblatt. Im Türblatt ist eine
Feststellvorrichtung zum Feststellen und Führen des Haltegliedes befestigt.
Diese Feststellvorrichtung weist typischerweise Feststellorgane bzw.
Spannelemente in Form von federbelasteten Gleit- oder Rollkörpern auf, die
mit der Kraft der Federn gegen das Halteglied andrücken. Das Halteglied ist
mit mehreren Rastausnehmungen versehen, in die die Feststellorgane einrasten
können. Da die Feststellvorrichtung in Erstreckung des Haltegliedes starr am
Türblatt befestigt ist, gelangen die Rastausnehmungen des Haltegliedes beim
Öden der Tür in eine den Feststellorganen gegenüberliegende Position, in der
die Feststellorgane zum Feststellen der Tür gegen unbeabsichtigte Bewegungen
in die Rastausnehmungen eintauchen. An dem Halteglied sind für gewöhnlich
zwei voneinander beabstandete Rastausnehmungen oder zwei voneinander
beabstandete Gruppen von Rastausnehmungen ausgebildet, um die
Kraftfahrzeug-Tür in zwei Öffnungsstellungen gegen unbeabsichtigte
Bewegungen zu sichern. Erst nach Überwindung einer durch die Konstruktion
der Feststellvorrichtung und des Haltegliedes bedingten Mindestandrückkraft
läßt sich die Tür bewegen.
Ein derartiger Türfeststeller ist beispielsweise durch die US-A-2,032,600
bekannt geworden.
Ein prinzipbedingter Nachteil des bekannten Türfeststeller-Typs besteht darin,
daß die Öffnungsstellungen, in denen die Tür festlegbar ist, konstruktiv
vorgegeben sind. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß es oft wünschenswert ist,
daß die Tür in beliebigen, frei vorgebbaren Positionen feststellbar ist. Dies ist
beispielsweise bei engen Parkplätzen der Fall. Ferner hat der bekannte
Türfeststeller den Nachteil, daß die Tür am Ende einer Öffnungsbewegung
zum Teil selbsttätig in die durch die Rastausnehmungen bestimmte
Öffnungsstellungen verschwenkt wird; in gleicher Weise kann bei Stellungen in
labilen Zwischenpositionen die Tür durch geringste Einwirkung von Wind oder
Anstoßen selbständig auf- oder zufallen. Bei diesen ungewollten
Türbewegungen kann es zu Lackschäden am eigenen oder Nachbarfahrzeug
kommen, da die Türkante an benachbarte Fahrzeuge oder an Garagenwände
oder dergleichen anstoßen kann; ferner kann es beim Zufallen, wenn auch zu
leichten, Verletzungen von Personen kommen. Beim Öffnen der Tür im steilen
Gelände kann es vorkommen, daß die Rückstellkraft der Tür größter ist als die
"Rastkraft", so daß eine Feststellung nicht möglich ist.
Bei Hauben- und Heckklappen von Kraftfahrzeugen existieren typischerweise
nur die Positionen "geschlossen" und "voll geöffnet". Speziell bei Heckklappen
lassen es jedoch teilweise die Deckenhöhen von Garagen oder Parkhäusern
nicht zu, die Klappen voll zu öffnen. Es könnte dann zu Schäden kommen, da
die Klappen bei zunächst teilweiser Öffnung über typischerweise eingebaute
Gasdruckfedern automatisch in die Endposition gedrückt werden.
Zur Vermeidung vorgenannter Nachteile sind auch Feststeller für in
unterschiedliche Winkelstellungen schwenkbar an einer festen Basis angelenkte
Bauteile bekannt geworden, bei denen das Bauteil in jeder beliebigen
Schwenkstellung gesteuert automatisch festgestellt und gelöst werden kann. So
ist neben stufenlosen Türfeststellern mit hydraulischen Mitteln gemäß der DE-PS
1459/182 und DE 3 519 203 C2 durch die DE 40 25 510 A1 ein
Türfeststeller für Kraftfahrzeugtüren bekannt geworden, bei dem das
Türhalteglied als flaches Türhalteband ausgebildet ist und der zwei an je einer
Flachseite des Türhaltebandes angreifende Feststellbacken aufweist, von denen
der eine als festes Widerlager und der andere mit einem Elektromagneten
verbunden ist, der mittels Stellungsfühler in Abhängigkeit von der
Türbetätigung durch den Fahrzeug-Benutzer aktivierbar ist. Je ein
Stellungsfühler ist im Innen- und Außentürgriff angeordnet, wobei weitere
Sensoren für eine vom Fahrzeugbenutzer auf die Fahrzeugtür ausgeübte Druck- oder
Zugkraft innerhalb der an der Türinnenverkleidung angebrachten
Armlehne vorgesehen sein können.
Dieser bekannte Türfeststeller arbeitet zwar stufenlos, d.h. die Tür des
Kraftfahrzeuges kann in einer beliebigen Türstellung festgestellt werden, er
weist jedoch die folgenden Nachteile auf:
Der Elektromagnet für die Betätigung der Feststellbacken arbeitet in nur zwei
Positionen. Ist er ausgeschaltet, dann sind die Feststellbacken außer
Wirkeingriff mit dem Türhalteband. Ist er durch einen Stellungsmelder
aktiviert, dann ist er im vollen Wirkeingriff mit dem Türhalteband.
Zwischenstellungen sind nicht möglich. Dadurch arbeitet der bekannte
Türfeststeller sehr abrupt, was beim Betätigen der Tür als sehr unangenehm
empfunden wird. Ferner ist nachteilig, daß der Türfeststeller nur anspricht,
wenn gezielt die Türgriffe oder die Armlehne manuell betätigt werden, so daß
die Tür nicht an beliebigen Stellen geöffnet bzw, geschlossen werden kann,
z.B. typischerweise durch Anfassen der Türkante.
Durch die DE 41 30 782 C2 ist ein weiterer stufenloser Türfeststeller für
Kraftfahrzeugtüren bekannt geworden, bei dem das Türhalteglied als
Rundstange, geführt in einer kreisrunden Bohrung eines Führungskörpers,
ausgebildet ist, und der zwei mit je einer halbkreisförmigen Ausnehmung für
einen gleitenden Durchgang der Türhaltestange ausgebildete Feststellorgane
aufweist. Diese Feststellorgane sind in Bezug auf die Türhaltestange
gegenüberliegend angeordnet und weisen eine Schraubendruckfeder auf, die die
beiden Feststellorgane voneinander weg vorspannt. Es ist ferner ein beiden
Feststellorganen zugeordneter Bolzen vorgesehen, der durch einen
Elektromagneten betätigbar ist, derart, daß der Bolzen bei einer Aktivierung
des Magneten in diesen hineingezogen wird und die beiden Feststellorgane
unter Festklemmen der Türhaltestangen zusammenzieht. Bei der Deaktivierung
des Magneten fällt der Bolzen ab und die Schraubendruckfeder treibt die
beiden Feststellorgane wieder auseinander.
Auch bei diesem bekannten System sind durch die Betätigung mittels eines
Elektromagneten mit Nachteil nur abrupte Schließ- und Öffnungsvorgänge
möglich. Ferner ist der bekannte Türfeststeller sehr aufwendig konstruiert und
weist auch nur aufwendig herzustellende Teile auf, so daß eine Realisierung im
Kraftfahrzeug-Bereich, mit dem großen Preisdruck bei den Zulielerteilen,
praktisch nicht möglich ist. Weiterhin muß der Elektromagnet, um die
notwendigen Feststellkräfte aufzubringen, so großvolumig dimensioniert
werden, daß er kaum in dem begrenzten Bauraum einer Kraftfahrzeug-Tür
untergebracht werden kann.
Von einem derartigen, auch eingangs bezeichneten, Feststeller geht die
Erfindung aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Feststeller für in
unterschiedliche Winkelstellungen schwenkbar an einer festen Basis angelenkte,
mit dieser zusätzlich über ein Halteglied verbundene Bauteile, der
elektromechanische Mittel zum stufenlosen Feststellen der Schwenkstellungen
aufweist, die eine mechanische Feststellanordnung mit zwei Bremsbacken, die
in einen spannenden Wirkeingriff mit dem Halteglied bringbar sind, und einen
abhängig von einer Schwenkbewegung des Bauteils über eine elektronische
Auswerteeinheit mittels eines Bewegungssensors elektrisch aktivierbaren
Aktuator zum Betätigen der mechanischen Feststellanordnung aufweisen, derart
auszubilden, daß eine "sanfte" Feststellung des Bauteiles unabhängig davon,
wie das Bauteil verschwenkt wird, möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Aktuator
ein Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe ist, dessen Abtriebswelle mit
mindestens einem beweglich gehalterten Bremsbacken der Bremsanordnung
mechanisch verbunden ist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen gegenüber den bekannten
Rast-Feststellern darin, daß statt fest vorgegebener Rasten das System an jeder
beliebigen Stelle festgesetzt werden kann. Insbesondere liegt der Vorteil bei
Türen darin, daß diese, wenn sie nicht in einer Raste bei herkömmlichen
Feststellern fixiert sind, sich nicht mehr durch geringste Einflüsse
verselbständigen können, sei es ein ungewolltes Öffnen oder Zufallen, was zu
Beschädigungen oder Verletzungen führen kann.
Gegenüber den stufeniosen Türfeststellern mittels einer durch einen
elektrischen Aktuator betätigten mechanischen Bremse besteht der Vorteil der
Erfindung darin, daß der eingesetzte Elektromotor Klein gehalten werden kann,
da durch seine Getriebe-Übersetzung die zur Bremswirkung erforderliche Kraft
auch mittels eines Kleineren Elektromotors erreichbar ist. Ferner erfolgt die
Feststellung nicht abrupt, sondern "sanft" durch einen entsprechenden Aufbau
der Bremskraft durch den Elektromotor und einer darauf abgestimmten
Elektronik.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Feststeller so aufgebaut, daß
die Bremsanordnung aus einer feststehenden Bremsbacke und einer beweglich
gehalterten Bremsbacke besteht.
Dadurch kann eine Feststellkraft unabhängig von der Abnutzung der
Bremsbeläge erzielt werden.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird ein selbsthemmendes
Getriebe oder ein selbsthemmender Elektromotor verwendet. Dadurch ist es
mit Vorteil möglich, mit einfachen Mitteln nach Erreichen des
Feststellzustandes den Motor abzuschalten, d.h. das Gesamtsystem in den
stromlosen Zustand zu bringen.
Eine gleichbleibende Feststellkraft läßt sich erzielen, wenn gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung die elektronische Auswerteeinheit so aufgebaut
ist, daß nach Erreichen eines vorgegebenen Stromes der Elektromotor
abgeschaltet wird. Der Motor drückt dann die bewegliche Bremsbacke mit
konstantem Druck auf das Halteglied mit der festen Bremsbacke als
Widerlager.
Um ein heftiges Auffliegen des angelenkten Bauteiles in die Endlage zu
verhindern, ist der Feststeller gemäß einer Weiterbildung der Erfindung so
aufgebaut, daß das Halteglied eine vom Bewegungssensor erkennbare
Endmarke zur Selbstauslösung eines Brems-Feststellvorganges aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der
Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
- Fig. 1
- in einer prinzipiellen Darstellung die Anbringung eines
erfindungsgemäßen Feststellers in einer Tür eines
Kraftfahrzeuges, und
- Fig. 2
- einen bevorzugten Aufbau des erfindungsgemaßen Feststellers.
Der Feststeller besitzt ein bandförmiges Halteglied 1, das bei dem
Türfeststeller nach Fig. 1 mit seinem einen Ende über einen Lagerbock 2 an
der A- oder B-Säule 3 der Fahrzeugkarosserie angelenkt ist. Das Halteglied 1
kann dabei auch ein stangenförmiger oder scheibenförmiger Körper oder
dergleichen sein.
Mit seinem freien Ende ragt das Halteglied 1 in das Türblatt 4 hinein, welches
über Schanniere 5, 6 in üblicher Weise an der Säule 3 drehbar angelenkt ist.
Im Innern des Türblattes 4 ist der erfindungsgemäße Feststeller angeordnet. Er
besteht aus einer mechanischen Feststellanordnung, die zwei Bremsbacken 7, 8
aufweist, zwischen denen das Halteglied 1 längsverschiebbar geführt ist, und
die in einen beidseitigen Wirkeingriff mit dem Halteglied 1 bringbar sind,
wobei die Bremsbacke 7 antreibbar geführt ist und die Bremsbacke 8 feststeht,
sowie aus einem mit der Feststellanordnung verbundenen Elektromotor 9, der
über die Klemmen 10 aktivierbar ist. Durch diesen Aufbau der
Feststellanordnung kann mit Vorteil eine gleichmäßige Feststellkraft im
Feststellsystem unabhängig von der Abnutzung der Bremsbeläge erzielt
werden.
Im Beispiel nach Fig. 1 ist das Halteglied 1 an der A- oder B-Säule 3 der
Fahrzeugkarosserie angelenkt und die Feststelleinrichtung im Türblatt 4
untergebracht. Es kann jedoch auch umgekehrt sein, d.h. das Halteglied 1 ist
an dem zu verschwenkenden Bauteil angelenkt und die Feststelleinrichtung ist
in der Fahrzeugkarosserie in einem entsprechenden Raum untergebracht.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Antriebswelle des Motors 9 mit einem
selbsthemmenden Getriebe 11 verbunden, das seinerseits über ein
entsprechendes Angriffselement im Wirkeingriff mit der Bremsbacke 7 steht.
Der Elektromotor 9, das Getriebe 11 und die Bremsbacken 7, 8 sind in einem
Gehäuse 12 eingebaut, das in Fig. 1 der besseren Übersicht halber nicht
dargestellt ist.
Der Elektromotor ist vorzugsweise so verschaltet, daß seine Stromaufnahme
auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist. Dadurch wird stets eine konstante
Druckkraft über das Getriebe 11 auf die antreibbare Bremsbacke 7 ausgeübt,
wobei die feststehende Bremsbacke 8 als Widerlager dient. Das Getriebe dient
dazu, die Drehzahl unter Erhöhung des Drehmomentes herabzusetzen.
Der Feststeller weist ferner einen Bewegungssensor 13 auf, der im Gehäuse 12
benachbart dem Halteglied 1 angeordnet ist, der die Bewegung oder das
Stehenbleiben des Haltegliedes und damit der Tür 4 erkennt und an eine
intelligente Elektronik 14 meldet.
Das Halteglied 1 weist dabei eine für den Sensor 13 erkennbare Markierung
auf. Es besteht aus einem maguetisierbaren Material und besitzt eine
Oberflächenstrukturierung, die beim Bewegen des Haltegliedes vom Sensor
erkannt wird, z.B. eine Verzahnung.
Der Sensor 13 zur Bewegungserkennung kann beispielsweise als Hall-Sensor
oder als ein Potentiometer ausgeführt sein. Der Hall-Sensor hat den Vorteil der
Schmutzunempfindlichkeit und der geringen Kosten. Die Erkennung der
Bewegung mittels Potentiometer ist eine technisch elegante Lösung, da jede
Stellung des Haltegliedes erkannt werden kann; sie erfordert jedoch einen
höheren Aufwand.
Die Bewegung des Haltegliedes kann auch über einen darauf angebrachten
Strichcode in Verbindung mit einer Reflex-Lichtschranke erkannt werden.
Die intelligente Elektronik, die vorzugsweise einen Mikropozressor enthält,
verarbeitet die Signale des Bewegungssensors 13 und steuert ausgangsseitig
entsprechend den Elektromotor 9 über dessen Anschlüsse 10 zum Schließen
und Öffnen der Feststellanordnung 7, 8 unter Begrenzung der Stromaufnahme
des Motors 9.
Damit in dem Zustand, bei dem das Halteglied 1 zwischen den Bremsbacken
7, 8 eingespannt ist, das System stromlos arbeiten kann, um die Fahrzeug-Batterie,
aber auch den Elektromotor nicht unnötigerweise zu beanspruchen, ist
das Getriebe 11 als selbsthemmendes Getriebe ausgebildet, das den
angesteuerten mechanischen Spannzustand hält, obwohl von der Elektronik 14
der Motor 9 nach Erreichen des Spannzustandes deaktiviert wird. Dadurch ist
der Feststeller in der Funktionsstellung unabhängig von der Batterie. Bei einem
Ausfall der Batterie kann die Tür auf jeden Fall, wenn sie noch geschlossen
ist, kraftlos geöffnet werden, oder aus einer geöffneten Position durch
Aufbringen einer geringen Kraft, wie sie schon heute zum Überwinden der
Rastkräfte bei bekannten Feststellern erforderlich ist, geöffnet oder geschlossen
werden.
Die Selbsthemmung kann anstelle eines selbsthemmenden Getriebes auch
mittels eines selbsthemmenden Motors durchgeführt werden.
Der Feststeller gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:
In der geschlossenen Position der Kraftfahrzeugtür 4 ist die mechanische
Feststellanordnung 7, 8 geöffnet; der Elektromotor 9 ist stromlos. Die Tür 4
kann frei geöffnet werden.
Durch das Öffnen der Tür 4 wird der Türfeststeller aktiviert, beispielsweise
durch das Signal des Türkontaktschalters, der die Innenbeleuchtung des
Kraftfahrzeuges einschaltet. Wird die Tür 4 danach in einer bestimmten
Stellung angehalten, so wird über den Bewegungssensor 13 der Stillstand der
Tür 4 erkannt. Die Elektronik 14, der das Ausgangssignal des
Bewegungssensors 13 zugeführt ist, setzt den Elektromotor 9 in Bewegung, der
über seine Antriebsspindel bzw. die Abtriebswelle des vorzugsweise in ihm
integrierten Getriebes 11 den Bremsbelag 7 auf das Halteglied 1 drückt, das
sich wiederum auf dem feststehenden Bremsbelag 8 abstützt. Damit ist die Tür
4 in der vom Fahrer oder Beifahrer angehaltenen Position eingespannt. Das
System ist so abgestimmt, daß die Bremsbeläge 7 und 8 auf das Halteglied 1
eine festgelegte Kraft ausüben, vorgegeben durch die Strombegrenzung im
Elektromotor 9, um so über den Hebelarm ein gewünschtes konstantes
Öffnungs- bzw. Schließmoment an der Tür 4 zu erzeugen.
Wird dieses Moment durch ein manuelles Weiterdrehen der Tür überwunden,
so erkennt der Bewegungssensor 13 die Bewegung, meldet dies über ein Signal
an die Elektronik 14, die den Motor zurückdreht, wodurch die Bremsbacken 7,
8 das Halteglied 1 wieder freigeben. Die Tür kann dann wieder frei bewegt
werden bis zum nächsten Anhalten der Tür durch den Fahrzeuginsassen.
Damit die Tür 4 nicht vom geschlossenen Zustand in den Endanschlag fliegen
kann, erhält das Halteglied 1 mindestens eine Vorhalt-Endmarkierung, die vom
Bewegungssensor 13 erkannt wird und über die Elektronik 14 zum Abbremsen
der Tür an dieser Stelle führt. Ebenso kann das Überschreiten einer maximalen
Geschwindigkeit durch die Elektronik erkannt werden und den Motor
einschalten, um die Tür bei zu schnellem Öffnen abzubremsen. Bei einer
Schließbewegung der Tür ist diese Begrenzung in der Elektronik nicht
eingeschaltet. Die Größe der Geschwindigkeit und die Türbewegungsrichtung
laßt sich elektronisch aus dem Signalverlauf des Bewegungssensors 13
erkennen.
Der stufenlos verstellbare Feststeller nach Fig. 2 kann auch für andere
schwenkbare Bauteile, beispielsweise für Hauben und Klappen von
Fahrzeugen, Verwendung finden, die in unterschiedlichen Winkelstellungen
schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie fahrzeugfest angelenkt sind.