DE102006009835A1

DE102006009835A1 - Elektrisches Türschloß

Info

Publication number: DE102006009835A1
Application number: DE102006009835A
Authority: DE
Inventors: Karl Müller; Jakob Marquardt
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Türschloß (100) an einer Türe, insbesondere für ein Schließsystem in einem Kraftfahrzeug. Das Türschloß (100) besitzt ein beispielsweise in der Art einer Drehfalle ausgebildetes, eine Aussparung für einen Türbolzen (2) aufweisendes Rastelement (1) und ein beispielsweise in der Art einer Sperrklinke ausgebildetes Sperrelement (5). Ein erster elektrischer Aktuator (8) dient zur Bewegung des Sperrelements (5), derart, daß das Sperrelement (5) zum Verriegeln der Türe in Zusammenwirkung mit dem Rastelement (1) sowie zum Entriegeln der Türe außer Zusammenwirkung mit dem Rastelement (1) bringbar ist. Zusätzlich wirkt ein weiterer zweiter elektrischer Aktuator (13) auf das Sperrelement (5), wobei der zweite Aktuator (13) mit unterschiedlicher Leistung, insbesondere hinsichtlich Spannung und/oder Stromaufnahme, gegenüber dem ersten Aktuator (8) ausgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Türschloß an einer Türe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Türschlösser sind zur Anwendung in einem Schließsystem für die Zugangs- und/oder Fahrberechtigung in Kraftfahrzeugen, insbesondere für die Autotüren, für die Heckklappe, für die Motorhaube o. dgl. im Kraftfahrzeug, geeignet.

Aus der DE 43 40 260 A1 ist ein Schließsystem bekannt, das ein Schloß, einen elektrischen und/oder elektronischen Schlüssel und je einen Sender/Empfänger im Schlüssel sowie im Kraftfahrzeug aufweist. Mittels der Sender/Empfänger ist ein Code zwischen dem Schlüssel und dem Kraftfahrzeug übertragbar, derart daß nach positiver Code-Auswertung die Ent- und/oder Verriegelung des Schlosses bewirkbar ist. Für Notzwecke weist das Schließsystem an einer Autotüre zusätzlich ein mechanisches Schloß auf, das mittels eines mechanischen Notschlüssels betätigbar ist.

In Verbindung mit der sogenannten „x by wire"-Technik sind seit langem Bemühungen bekannt, das mechanische Schloß an der Türe oder am Türaußengriff zu eliminieren. Denn dieses mechanische Schloß ist in der mechanischen Ankoppelung der Betätigungselemente für das Türschloß aufwendig und sehr schwierig diebstahlsicher zu gestalten.

Darüber hinaus besteht die Gefahr der Korrosion der Schließelemente im mechanischen Schloß. Denn üblicherweise wird das Schließsystem mittels Fernbedienung über den elektrischen Schlüssel betätigt, so daß das mechanische Schloß nur gebraucht wird, wenn der elektrische Schlüssel oder die Batterie ausfällt. Auch ist die Logistik für den elektrischen Schlüssel mit elektrischem Code und einer zusätzlichen Mechanik für den Notschlüssel aufwendig. Weiterhin ist das optimale Design des elektrischen Schlüssels begrenzt, da der mechanische Notschlüssel im Gehäuse des elektrischen Schlüssels integriert sein muß.

Bisher bekannte Lösungen, das mechanische Schloß zu vermeiden, haben das Problem, daß bei leerer Fahrzeug-Batterie das gesamte Bordnetz und auch das Türschloß ausfällt. In der DE 695 09 317 T2 wird daher vorgeschlagen, eine Reservebatterie zu verwenden. Nachteilig ist hierbei, daß die Zusatzkosten dieser ausfallsicheren Batterie mit Überwachung beträchtlich sind sowie deren Verfügbarkeit bei längerem Fahrzeug-Stillstand nicht gewährleistet ist.

Es gibt auch Lösungen, bei denen zumindest der Türinnengriff noch eine Verbindung zur Entriegelung des Türschlosses für deren Öffnung hat. Diese Lösung macht sowohl das Türschloß als auch die mechanische Verbindung zum Türinnengriff aufwendig. Außerdem ist das Design und auch die Plazierung des Türinnengriffs nicht frei wählbar.

Schließlich ist aus der DE 196 19 958 C2 ein elektrisches Türschloß für eine Autotüre in einem Kraftfahrzeug-Schließsystem bekannt. Das Türschloß besitzt ein in der Art einer Drehfalle ausgebildetetes, eine Aussparung für einen Türbolzen aufweisendes Rastelement, ein in der Art einer Sperrklinke ausgebildetetes Sperrelement und einen Elektromotor als elektrischen Aktuator zur Bewegung des Sperrelements. Das Sperrelement ist mittels des Aktuators zum Verriegeln der Türe in Zusammenwirkung mit dem Rastelement bringbar, wodurch eine Arretierung des Rastelementes erfolgt, sowie zum Entriegeln der Türe außer Zusammenwirkung mit dem Rastelement bringbar, wodurch eine Freigabe des Rastelementes erfolgt. Im Hinblick auf die Ausfallsicherheit ist bei diesem Türschloß keine Vorsorge getroffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das elektrische Türschloß im Hinblick auf die Ausfallsicherheit weiterzuentwickeln, wobei das insbesondere mittels eines einfachen Konzeptes erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Türschloß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen elektrischen Türschloß wirkt ein weiterer zweiter elektrischer Aktuator auf das Sperrelement, wobei der zweite Aktuator mit unterschiedlicher Leistung, insbesondere hinsichtlich Spannung und/oder Stromaufnahme, gegenüber dem ersten Aktuator ausgelegt ist. Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung liegt unter anderen auch darin, die Stromaufnahme des zweiten elektrischen Antriebes für das Schloß so klein zu gestalten, daß der zweite Antrieb über die kleine Batterie des elektrischen Schlüssels im Notfall versorgt werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine einfache Ausgestaltung der Mechanik für das Türschloß ergibt sich dadurch, daß das Rastelement mit einer Rastscheibe verbunden ist. Zur Verbindung eignet sich eine Welle, die beispielsweise aus einem Sechskant bestehen kann, womit die Verbindung verdrehsicher ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann dann die Rastscheibe in einer im Hinblick auf das Rastelement zweiten Ebene platzsparend und/oder in einem geschützten Einbauraum angeordnet sein, wodurch die Lebensdauer des Türschlosses gesteigert ist. Das Sperrelement ist zur Zusammenwirkung mit dem Rastelement in und/oder außer Eingriff mit der Rastscheibe bewegbar.

Damit das elektrische Türschloß mit geringer Leistung betreibbar ist, können Reibungsverluste dadurch verringert werden, indem das Sperrelement in der Art einer Rollensperrklinke mit einer Rolle ausgestaltet ist. Die Rastscheibe kann wenigstens zwei Raststellungen besitzen, nämlich eine Vorraste sowie eine Hauptraste. Zur Erzielung dieser Raststellungen sind konespondierende Rastarme an der Rastscheibe angeordnet. Die Rolle des Sperrelements ist zum Eingriff in die Rastscheibe in Anlage am Rastarm in der jeweiligen Raststellung bringbar. Um für die Rastscheibe ein billiges Material, beispielsweise Kunststoff verwenden zu können, wobei dennoch die Diebstahlsicherheit nicht beeinträchtigt sein soll, ist am Rastarm ein harter Einsatz zur Anlage für die Rolle befindlich.

Als erster Aktuator dient vorteilhafterweise ein Elektromotor, der insbesondere mit einem Getriebe zur Verringerung der erforderlichen Leistung versehen ist. Der Elektromotor bewegt über eine Nocke das Sperrelement. Der zweite Aktuator kann ebenfalls in einfacher Gestaltung über einen Stift an einem Hebel das Sperrelement bewegen.

Der zweite Aktuator wirkt redundant zum ersten Aktuator, so daß eine Betätigung des Türschlosses auch im Notfall bei einem Ausfall des ersten Aktuators ermöglicht ist. Desweiteren kann der zweite Aktuator auch bei hohen Öffnungskräften für die Türe unterstützend zum ersten Aktuator wirken. Mit Hilfe beider Aktuatoren läßt sich auch in einfacher Weise eine automatische Türöffnung bewirken.

In bevorzugter Weise dient ein Hubmagnet als zweiter Aktuator für den Notbetrieb, da dieser eine geringe Leistungsaufnahme besitzt. Der Hubmagnet braucht lediglich eine kleine Magnetkraft sowie einen kleinen Luftspalt zu besitzen. Es bietet sich darüber hinaus an, daß der Hubmagnet mittels einer Sperrklinke in der Art eines Schrittschaltwerkes das Sperrelement bewegt. Im Hinblick auf eine geringe Leistung des Hubmagneten sind in der ganzen Kette der Kraftübertragung vom Hubmagnet auf das Sperrelement günstige Übersetzungsverhältnisse gewählt. Beispielsweise kann zwischen der Drehfalle und der Rastscheibe eine Übersetzung von ca. 2.5, zwischen der Rollensperrklinke und dem Stift eine Übersetzung von ca. 2.5, zwischen der Sperrklinke bzw. dem Hebel und dem Stift eine Übersetzung von ca. 5 sowie zwischen der Sperrklinke bzw. dem Hebel und dem Hubmagnet eine Übersetzung von ca. 3 gewählt werden.

In einfacher Art und Weise kann die Steuerung der Aktuatoren mittels Schaltersignale erfolgen. Hierzu befindet sich jeweils ein Schalter im Türaußengriff sowie im Türinnengriff der Türe. Die Stellung des Sperrelements, das wie bereits erwähnt als Rollensperrklinke ausgestaltet sein kann, wird durch einen Sensor oder Schalter überwacht, der in der ein- und/oder ausgerasteten Stellung des Sperrelements ein Signal S_H an die Steuerelektronik abgibt. Der übliche Türkontaktschalter kann ebenfalls in das Türschloß eingebaut sein, was eine erhebliche Kostenersparnis darstellt im Vergleich zum üblichen Einbauort in der A-, B- oder C-Säule des Kraftfahrzeugs. Zur Steigerung des Benutzerkomforts ist der Schalter für den Türinnengriff, der ein Schaltsignal S_i erzeugt, mittels einer Leuchtdiode (LED) beleuchtet.

Das Türschloß ist im allgemeinen Bestandteil eines Schließsystems für das Kraftfahrzeug. Hierzu kann das Schließsystem in üblicher Weise eine Steuerelektronik im Kraftfahrzeug sowie einen zugehörigen elektronischen Schlüssel umfassen, wobei zwischen dem Schlüssel und der Steuerelektronik ein Schlüsselcode mittels einer Signalkommunikation übertragbar ist. Es werden dann die jeweiligen Aktuatoren aktiviert bzw. die jeweiligen elektrischen Antriebe eingeschaltet sobald nach positiver Auswertung des Schlüsselcodes die Fahreridentifikation freigeben ist. Zur Signalkommunikation kommuniziert der Schlüssel über eine integrierte Funkantenne mit der Steuerelektronik im Kraftfahrzeug.

Im Normalbetrieb des Schließsystems, d.h. ohne daß der Notfall eintritt, erhält die Steuerelektronik im Kraftfahrzeug mittels der Funkantenne das Signal der Funkfernbedienung vom Schlüssel. Es können dann die Fahrertüre und/oder gegebenenfalls weitere Türen geöffnet werden. Beispielsweise kann sich die Fahrertür automatisch öffnen sowie die restlichen Türen können freigeschaltet werden. Dadurch kann nach Betätigung des Türaußengriffschalters durch den Benutzer, nachdem der Türaußengriffschalter ein Schaltsignal S_a erzeugt hat, die entsprechende Tür am Kraftfahrzeug entriegelt werden und sich öffnen.

Für den Fall des Notbetriebs des Schließystems ist die Speisung des zweiten Aktuators aus der Schlüsselbatterie ermöglicht, da der zweite Aktuator eine lediglich geringe Leistungsaufnahme hat. Für eine derartige Energieübertragung wird der Schlüssel auf Kontakte, die sich beispielsweise im Türaußengriff befinden, aufgesteckt.

Zur Steigerung des Benutzerkomforts kann ein weiterer elektrischer Antrieb als automatische Zuziehhilfe für die Türe dienen. Der weitere Antrieb bewegt über ein Getriebe einen Hebel mit Mitnahmestift, wobei der Mitnahmestift auf die Rastscheibe zu deren Bewegung einwirkt.

Um einem Notfall weitgehend vorzubeugen, bietet es sich an, im Kraftfahrzeug eine Batterieüberwachung vorzusehen. Für den Fall, daß die Ladung der Batterie beispielsweise 60% unterschreitet, werden Hochstromverbraucher über ein bistabiles Relais abgeschaltet. Für den Fall, daß der Ladezustand der Batterie beispielsweise 20% unterschreitet, schaltet die Batterieüberwachung weitere Verbraucher, beispielsweise Komfortgeräte, wie Radio, Telefon o. dgl. ab. In diesem Fall bleiben lediglich die Türschlösser eingeschaltet, um den Zugang zum Kraftfahrzeug für den Benutzer zu gewährleisten.

Beim Erkennen der niedrigen Batteriespannung wählt die Steuerelektronik für das Türschloß den mit geringer Leistungsaufnahme arbeitenden zweiten Aktuator aus. Anstelle der spannungsabhängigen Umschaltung auf den zweiten Aktuator kann auch grundsätzlich der erste Aktuator geschaltet werden. Erst bei dessen Nichtfunktion, wobei die Nichtfunktion des ersten Aktuators mittels eines Schalters in der Steuerelektronik erkannt wird, wird dann der zweite Aktuator eingeschaltet.

Zur Steigerung der Betriebssicherheit für das Schließsystem sind die Türschlösser mittels einer reversiblen Sicherung, beispielsweise mittels eines Polyswitch, kurzschlußgesichert.

Zum Schutz gegen Feuchtigkeit und auch im Hinblick auf Notfälle, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug aufgrund eines Unfalls unter Wasser gerät, ist das Türschloß einschließlich der Schalter für den Türinnengriff und/oder den Türaußengriff sowie mitsamt deren Zuleitungen, abgedichtet. Zwar versieht die Fahrzeugbatterie im allgemeinen auch in diesen Notfällen noch einige Zeitlang ihren Dienst, dennoch ist es zur Steigerung der Sicherheit vorteilhaft, wenn ein in der Art einer Stützbatterie wirkender Akku als redundante Spannungsvorsorgung für das Türschloß in der Fahrer- und/oder Beifahrertüre des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen neben den bereits genannten Vorteilen insbesondere darin, daß die Betriebssicherheit für das Türschloß aufgrund der beiden redundanten Antriebe für die Entriegelung gesteigert ist. Das Türschloß benötigt zum Betrieb lediglich eine geringe Leistung und bietet eine Vorsorge für den Notfall. Außerdem ist das Türschloß äußerst robust. Damit ist das erfindungsgemäße Türschloß vorteilhafterweise im Automobilbereich einzusetzen.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß für das Türschloß keine mechanische Verbindung zum Türaußen- und vorzugsweise auch zum Türinnengriff benötigt wird. Somit wird auch eine Verbesserung der Diebstahlsicherheit erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 ein elektrisches Türschloß bei geschlossener Türe in einer Prinzipskizze,

2 die nähere konstruktive Ausgestaltung des Türschlosses gemäß 1,

3 das Türschloß entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel,

4 ein Blockschaltbild für die elektrische Steuerung des Türschlosses und

5 ein Blockschaltbild für ein in das Ruhestrommanagement im Kraftfahrzeug einbezogenes Türschloß.

In 1 ist ein elektrisches Türschloß 100 für die Autotüre in einem Kraftfahrzeug, und zwar in der Stellung mit geschlossener Tür, entsprechend seines prinzipiellen Aufbaus gezeigt. Das Türschloß 100 besitzt ein in der Art einer Drehfalle ausgestaltetes Rastelement 1. Der Türbolzen 2 der Autotüre, der auch Schließhaken genannt wird, wird von der Drehfalle 1 in der Bewegung blockiert. Hierzu wird der Türbolzen 2 in der Tür durch einen konischen Ausschnitt bzw. einer Aussparung in der Drehfalle 1 zentriert. Im Abstand a wirkt die Schließkraft F_D der Türe, die im Wesentlichen aus der Dichtkraft der Türdichtung besteht, aber im Fall eines Crashs bis zum Faktor 10 ansteigen kann.
Die Drehfalle 1, die in einem getrennten Raum aufgebaut und somit im Naßraum angeordnet ist, ist über eine Welle 36 verdrehsicher, beispielsweise über einen Sechskant, mit einer Rastscheibe 3 verbunden. Die Rastscheibe 3 ist anders als die Drehfalle 1 in einer zweiten Ebene oder einem geschützten Einbauraum angeordnet. In die Rastscheibe 3 rastet eine Rolle 12 einer Rollensperrklinke, die als Sperrelement 5 für die Rastscheibe 3 mitsamt der Drehfalle 1 dient, ein. Die Rastscheibe 3 hat üblicherweise mindestens zwei Raststellungen. Hierfür sind zu den Raststellungen korrespondierende Rastarme 62, 62' an der Rastscheibe 3 angeordnet, so daß die Rolle 12 des Sperrelements 5 zum Eingriff in die Rastscheibe 3 in Anlage am jeweiligen Rastarm 62, 62' in der jeweiligen Raststellung ist. Aus Kostengründen kann die Rastscheibe 3 aus einem weichen Material gebaut werden, wenn harte Einsätze 4, an denen die Rolle 12 anliegt, für die Raststellungen verwendet werden.
Die Rollensperrklinke 5, die mittels eines Lagerzapfens 11 verschwenkbar gelagert ist, befindet sich in der Raststellung auf einem Anschlag 6 und wird durch eine Rückstellfeder 7 auf diesem gehalten. Der Anschlag 6 kann auch durch eine entsprechende Formgebung der Rastscheibe 3 ersetzt werden. Zur Entriegelung wird die Rollensperrklinke 5 mittels eines ersten elektrischen Aktuators 8, bei dem es sich bevorzugterweise um einen Elektromotor mit einem Getriebe 9 handelt, über eine Nocke 10 angetrieben. Zur Entriegelung genügt ein Teilhub bis die Umfangskräfte der Rastscheibe 3 die Rolle 12 nach oben bewegen und die Rastscheibe 3 sich bis zur nächsten Raststellung verdreht. In diesem Fall wird der Elektromotor 8 nach einer kleinen Drehung der Rastscheibe 3 wieder in die Ausgangsstellung bewegt. In dieser Weise ist somit das Sperrelement 5 mittels des ersten Aktuators 8 zum Verriegeln der Türe in Zusammenwirkung mit dem Rastelement 1 sowie zum Entriegeln der Türe außer Zusammenwirkung mit dem Rastelement 1 bringbar. Die Steuerung des Motors 8 erfolgt über Schaltersignale, die nachfolgend anhand von 2 näher beschrieben werden. Alternativ kann auch der Motor 8 in der entriegelten Stellung verbleiben, damit die Tür beim Öffnen beispielsweise in die Vorraste fällt.
Auf die Rollensperrklinke als Sperrelement 5 wirkt ein zweiter elektrischer Aktuator 13 als weiterer Antrieb ein. Der zweite Aktuator 13 kann über einen Hebel 14 und Stift 15 die Rollensperrklinke 5 ebenfalls entriegeln. Dieser zweite Antrieb 13 ist in seiner Stromaufnahme so ausgelegt, daß er mit einer niedrigen Batteriespannung und kleinem Strom noch arbeitet, so daß dieser mit unterschiedlicher Leistung, insbesondere hinsichtlich Spannung und/oder Stromaufnahme, gegenüber dem ersten Aktuator 8 arbeitet. Bei Ausfall des ersten Antriebs 8 wirkt der zweite Antrieb 13 redundant und arbeitet dann mit der Bordnetzversorgung, also mit höherer Spannung und entsprechend höherer Leistung. Dieser zweite Antrieb 13 kann auch immer parallel geschaltet sein, womit der Motor 8 besonders klein und kostengünstig ausfallen kann.
2 zeigt den zweiten Antrieb 13 mit näheren Details. Der zweite Aktuator 13 umfaßt einen Hubmagnet 16 mit einer Erregerspule 17. Mittels des Hubmagneten 16 ist ein Ankerhebel 18, der in einem Drehlager 30 gelagert ist und in Ruhestellung mittels einer Rückstellfeder 20 auf einem Anschlag 27 liegt, bewegbar. Am Ankerhebel 18 ist in einem Lager 23 eine Sperrklinke 21 gelagert, die mittels einer Rückstellfeder 22 in ein Rastsegment 31 eingreift. Das Rastsegment 31 ist ebenfalls im Drehlager 30 gelagert und liegt an einem Anschlag 19 an. Dieses Rastsegment 31 wird entsprechend der Hubbewegung des Ankerhebels 18 verdreht. Nach Hubende bewegt sich nach Abschalten der Erregerspule 17 der Ankerhebel 18 wieder in die Ausgangsstellung zurück. Das Rastsegment 31 wird über eine hinter der Sperrklinke 21 befindliche Rastklinke 26 gelagert, die vorzugsweise in denselben Zahn des Rastsegmentes 31 eingreift. Das Rastsegment 31 wird also entsprechend der Hubanzahl bewegt. Der ganze Antrieb 13 kann als Schrittschaltwerk bezeichnet werden. Dieses Schrittschaltwerk bewegt sich so lange bis die Rollensperrklinke 5 entriegelt, wie bereits im Hinblick auf den ersten Antrieb 8 beschrieben ist.
Die Kraftübertragung erfolgt über den Stift 15. Die Rastklinke 26 ist im Lager 28 gelagert. Die Sperrklinke 21 und Rastklinke 26 besitzen Rückstellfedern 22, die vorzugsweise am Ankerhebel 18 angelenkt sind. Nachdem die Rollensperrklinke 5 in die Entriegelungsposition durch das Rastsegment 31 mit dem Stift 15 bewegt wurde, kann anschließend die Tür geöffnet werden. Das Rastsegment 31 verbleibt solange in dieser Stellung, bis die Drehfalle 1 mit der Rastscheibe 3 soweit bewegt wurde bis der Nocken 29 die Rastklinke 26 bis hinter die Vorraste verdreht. Dies hat zur Folge, daß ein mit der Rastklinke 26 verbundener Mitnehmer 25 über ein Fenster 24 in die Sperrklinke 21 eingreift und diese vom Zahn am Rastsegment 31 abhebt. Somit verdreht sich das Rastsegment 31 wieder in die Ausgangsstellung. Dieser Funktionsverlauf ist wesentlich, da der zweite Antrieb 13 in der Regel nur für die Notentriegelung gebraucht wird, in der die Bordnetzbatterie oder der erste Antrieb 8 total ausgefallen ist.
Auf diese Weise wird für die Notentriegelung nur kurzzeitig Energie aus der Schlüsselbatterie gebraucht bis die Entriegelungsposition erreicht ist. Danach springt die Tür automatisch auf und der Bediener erfährt deutlich, daß die Notfunktion gewirkt hat. Als Antriebselement für den Notbetrieb ist ein Hubmagnet 16 gewählt wegen der geringen Stromaufnahme. Bekanntlich ist die Magnetkraft gegeben durch Stromstärke und Windungszahl in quadratischer Abhängigkeit. Für eine bestimmte Magnetkraft und Stromspannung folgt dann eine Windungszahl, die bei kleinem Strom sehr hoch ist. Die niedrige Spannung der Schlüsselbatterie gibt einen maximalen Spulenwiderstand vor. Dies hat zur Folge, daß ein relativ großes Wicklungsvolumen bereitgestellt werden muß. Dies ist am einfachsten mit einem Hubmagnet realisierbar. Damit die Magnetkraft klein ist und auch der Luftspalt werden in der ganzen Kette der Kraftübertragung günstige Übersetzungsverhältnisse i gewählt. Beispielsweise können diese
i₁ zwischen Drehfalle 1 und Rastscheibe 3 ca. 2.5,
i₂ zwischen Rollensperrklinke 5 und Stift 15 ca. 2.5,
i₃ zwischen Sperrklinke 21 bzw. Hebel 14 und Stift 15 ca. 5.0 und
i₄ zwischen Sperrklinke 21 bzw. Hebel 14 und Hubmagnet 16 ca. 3.0
betragen. Mit diesen Übersetzungen i entstehen kleine Kräfte und Flächenpressungen beispielsweise an der Rolle 12 der Rollensperrklinke 5 und es sind auch lediglich kleine Luftspalte für den Hubmagneten 16 erforderlich.
Das Türschloß 100 benötigt zumindest noch Schaltsignale zur Überwachung von dessen Funktion. Die Stellung der Rollensperrklinke 5 wird durch einen Sensor oder Schalter 38 überwacht, der vorzugsweise in der ein- und/oder ausgerasteten Stellung ein Signal S_H an die Steuerelektronik 48 (siehe 4) abgibt. Vorzugsweise ist dies ein Schaltkontakt 38 mit einer Hysterese, der in der gezeichneten und eingerasteten Stellung geschlossen ist. In der Stellung, bei der die Rastscheibe 3 sich bewegen kann, öffnet der Schalter 38. Damit sind die Stellungen verriegelt und Beginn der Türöffnung überwacht.
Zusätzlich kann der übliche Türkontaktschalter als Schalter 39 in das Türschloss 100 eingebaut werden. Dies stellt eine erhebliche Kostenersparnis im Vergleich zum üblichen Einbauort in der A-, B- oder C-Säule des Kraftfahrzeugs dar. Die Rastscheibe 3 kann hierzu als Schaltnocken ausgebildet werden. In der gezeichneten Stellung ist die Tür geschlossen und der Schalter 39, der das Schaltsignal S_T abgibt, geöffnet. Nach Bewegung der Drehfalle 1 und der Rastscheibe 3 in Richtung Vorraste wird der Schalter 39 geschlossen, was die Stellung „Tür geöffnet" signalisiert. Dadurch kann das Innenlicht im Kraftfahrzeug eingeschaltet werden.
Durch die beiden Antriebe 8, 13 kann dem Bediener optimaler Komfort angeboten werden. Beispielsweise kann er über die Fernbedienung zugleich die Tür entriegeln und öffnen, so daß er sie mit kleinen Kräften einfach öffnen kann, was eine so genannte Öffnungshilfe darstellt. Beim konventionellen Türschloß muß er über den Türinnen- und den Türaußengriff entsprechende Kräfte zur Türöffnung aufbringen. Der konstruktive Aufwand ist gering und damit auch die Baugröße. Durch den redundanten Antrieb 13 ist die Betriebssicherheit besser als bei einem konventionellen Türschloß mit den vielen Hebeln, Motoren und mechanischen Verbindungen zum Türinnen- und Türaußengriff. Hier schleichen sich auch Montagefehler ein. Bei jedem neuen Modell eines Fahrzeugs muß die Anpassung der oben genannten Mechanik neu erfolgen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung entfällt dies, so daß das Türschloß 100 auch leichter als Standardisierung für alle oder zumindest viele Fahrzeuge verwendet werden kann.
3 zeigt eine Erweiterung für das Türschloß 100 mit einer automatischen Zuziehhilfe. Hierbei wird ein weiterer elektrischer Antrieb 40 eingesetzt, der über ein Getriebe 32 einen Hebel 33 mit Mitnahmestift 34 bewegt. In der Ruhestellung ist der Mitnahmestift 34 in der gestrichelten Position. Kommt die Türe in den Schließbereich, so wird dies über den Schalter 35 mit Schaltsignal S_Z signalisiert und der Antrieb 40 bewegt über den Mitnahmestift 34 die Rastscheibe 3 und damit auch die Drehfalle 1 bis die Rollensperrklinke 5 einrastet und der Schalter 38 schließt.
4 zeigt das Blockschaltbild der elektrischen Steuerung 48 mit einem ASIC und/oder Mikrocomputer 37, welcher mit dem Bordnetz 43 und einer CAN- und/oder LIN- Busleitung 44 im Kraftfahrzeug verbunden ist. Über Leistungstreiber 45, die vorzugsweise in der Steuerung 48 integriert sind, werden die Antriebe 8, 13 gesteuert. Die Schaltersignale S_H und S_T werden im Mikrocomputer 37 eingelesen. Ebenfalls werden die Schaltersignale S_i vom Türinnengriff und S_a vom Türaußengriff, welche die mechanische Verbindung ersetzen, eingelesen. Vorzugsweise wird der Schalter im Türinnengriff über eine Leuchtdiode (LED) 42 beleuchtet. Zur Energieübertragung für den Notfall wird der Schlüssel auf die Kontakte 46 im Türaußengriff aufgesteckt, so daß Energie aus der Schlüsselbatterie über die Eingänge 47 zur Versorgung der Steuerelektronik 48 übertragen wird. Dann werden die beschriebenen Funktionen für das Türschloß 100 aktiv sobald der Schlüsselcode die Fahreridentifikation freigibt.
Zur entsprechenden Signalkommunikation zwischen dem Schlüssel und dem Kraftfahrzeug kann vorzugsweise gleichzeitig der Schlüssel über die integrierte Funkantenne 41 mit der Steuerelektronik 48 kommunizieren und anschließend die Antriebe 8, 13 einschalten. Ohne Notbetrieb erhält das ASIC 37 über die Funkantenne 41 das Signal der Funkfernbedienung. Hier kann dann wie üblich nur die Fahrertür geöffnet werden oder auch weitere Türen am Kraftfahrzeug. Beispielsweise kann sich die Fahrertür automatisch öffnen und die restlichen Türen sind frei geschaltet. Somit wird nach Betätigung des jeweiligen Türaußengriffschalters aufgrund des Schaltsignals S_a die entsprechende Tür entriegelt und geöffnet.
Da der Automobilbenutzer sehr komfortorientiert ist, gilt es die Anwendung der Notöffnung über Andocken des Schlüssels an die Kontakte 46 so lange wie möglich hinauszuschieben. Dafür sind eine Batterieüberwachung, insbesondere die Kenntnis der Batterieentladung SOC, sowie Abschaltmöglichkeiten der Verbraucher im Kraftfahrzeug notwendig, was näher aus 5 hervorgeht.
Normalerweise liefert eine Batterie 49 im Kraftfahrzeug nur bis ca. 40% Ladung ausreichend Strom für das Starten des Motors. Um dies zu ermöglichen, haben zunehmend Kraftfahrzeuge einen Batteriesensor 50, der die Batteriespannung, den Lade- und Entladestrom und die Batterietemperatur einem Batterieüberwachungsgerät 51 zuführt. Das Betterieüberwachungsgerät 51 steuert die Abschaltung von Verbrauchern entsprechend einem Ruhestrommanagement, wozu auch auf die Offenlegungsschriften DE 103 07 082 A1 und DE 10 2004 027 541 A1 verwiesen wird. Diese Batterieüberwachung SOC, SOH o. dgl. ist meistens in einem sogenannten Body-Steuergerät 51 integriert, welches verschiedene Verbraucher 52 im Kraftfahrzeug steuert.
Das Batterieüberwachungsgerät 51 schaltet zuerst die Hochstromverbraucher 53 über ein vorzugsweise bistabiles Relais 54 ab. Dieses Relais 54 trennt insbesondere im Fall eines Crashs, welcher beispielsweise über ein Airbag-Steuergerät 55 erfaßt wird, den Generator 56 und die Hochstromverbraucher 53 von der Batterie 49. Für den Fall, daß die Ladung der Batterie 49 beispielsweise 60% unterschreitet, werden diese Verbraucher abgeschaltet. Eingeschaltet bleiben beispielsweise Komfortgeräte, wie das Radio oder das Telefon über den Zweig 57, der durch das Relais 58 geschaltet ist. Unterschreitet nun der Ladezustand der Batterie 49 die Größe von beispielsweise 20%, so werden auch diese Verbraucher abgeschaltet.
Eingeschaltet bleiben dann nur noch die Türschlösser 100a bis 100c, die vorzugsweise über eine reversible Sicherung, beispielsweise einen Polyswitch 61, kurzschlußgesichert sind. In diesem Fall wird die Batterie 49 nur noch über den geringen Strom des Sleep modes der Türschlösser 100a bis 100c und der Selbstentladung der Batterie 49 entladen. Damit kann die Batterie noch mehrere Jahre die Funktion der Türöffnung über den geringen Strom des zweiten Antriebes 13 versorgen. Das Funksignal der Fernbedienung gelangt über die Antenne 41 zur elektrischen Steuerung des Türschlosses 100. Diese erkennt die niedrige Batteriespannung und wählt dann den mit Niederstrom arbeitenden Antrieb 13 aus. Bei höherer Batteriespannung wird dann der schnellere Antrieb 8 geschaltet. Anstelle der spannungsabhängigen Schaltung kann auch grundsätzlich der Antrieb 8 geschaltet werden. Funktioniert dieser nicht, was durch den Schalter 59 erkannt wird, kann dann der zweite Antrieb 13 eingeschaltet werden. Ist die Batterie 49 so tiefentladen, daß auch dies nicht mehr funktioniert, kann für diesen Fall im Türschloß 100 ein Akku 60 eingebaut sein.
Damit das Türschloß 100 auch bei Feuchtigkeit oder im Extremfall, wenn das Kraftfahrzeug unter Wasser ist, funktioniert, ist das Türschloß 100 voll abgedichtet einschließlich der Schalter für den Türinnengriff und/oder den Türaußengriff mitsamt deren Zuleitungen. Dies bedeutet einen allenfalls geringfügigen Mehraufwand. In der Regel ist die Spannungsversorgung durch die Batterie 49 (siehe 5) auch dann noch einige Zeit intakt, wenn sich das Kraftfahrzeug unter Wasser befindet, da die Wasserumgebung die Batterie 49 nicht sofort entleert. Zusätzlich kann der in der Art einer Stützbatterie wirkende Akku 60 in der Fahrer- und/oder Beifahrertüre noch eine Redundanz darstellen. Mittels einer Diode kann der Stromfluß vom Türschloß 100 zum Bordnetz vermieden werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein solches Türschloß nicht nur in Kraftfahrzeugen sondern auch für sonstige Türen an Immobilien, wie Haustüren, Garagentüren o. dgl., Verwendung finden.

1: Rastelement/Drehfalle
2: Türbolzen
3: Rastscheibe
4: Einsatz (an Rastscheibe)
5: Sperrelement/Rollensperrklinke
6: Anschlag
7: Rückstellfeder
8: (erster) Aktuator/Elektromotor/Motor/Antrieb
9: Getriebe
10: Nocke
11: Lagerzapfen
12: Rolle (von Rollensperrklinke)
13: (zweiter) Aktuator/Antrieb
14: Hebel
15: Stift
16: Hubmagnet
17: Erregerspule
18: Ankerhebel
19: Anschlag
20: Rückstellfeder
21: Sperrklinke
22: Rückstellfeder
23: Lager
24: Fenster
25: Mitnehmer
26: Rastklinke
27: Anschlag
28: Lager
29: Nocken
30: Drehlager
31: Rastsegment
32: Getriebe
33: Hebel
34: Mitnahmestift
35: Schalter (Schaltsignal S_Z)
36: Welle
37: ASIC/Mikrocomputer
38: Schalter (Schaltsignal S_H)
39: Schalter (Schaltsignal S_T)
40: (weiterer) Antrieb
41: Funkantenne
42: Leuchtdiode
43: Bordnetz
44: Busleitung
45: Leistungstreiber
46: Kontakt (für Schlüssel)
47: Eingang (an Mikrocomputer)
48: Steuerung/Steuerelektronik
49: Batterie
50: Batteriesensor
51: Batterieüberwachungsgerät/Body-Steuergerät
52: Verbraucher
53: Hochstromverbraucher
54: Relais
55: Airbag-Steuergerät
56: Generator
57: Zweig (für Radio, Telefon)
58: Relais
59: Schalter (in Steuerung)
60: Akku (im Türschloß)
61: Polyswitch
62, 62': Rastarm (an Rastscheibe)
100, 100a,b,c: Türschloß

Claims

Elektrisches Türschloß an einer Türe, insbesondere für ein Schließsystem in einem Kraftfahrzeug, mit einem beispielsweise in der Art einer Drehfalle ausgebildeten, eine Aussparung für einen Türbolzen (2) aufweisenden Rastelement (1), mit einem beispielsweise in der Art einer Sperrklinke ausgebildeten Sperrelement (5), und mit einem ersten elektrischen Aktuator (8) zur Bewegung des Sperrelements (5), derart daß das Sperrelement (5) zum Verriegeln der Türe in Zusammenwirkung mit dem Rastelement (1) sowie zum Entriegeln der Türe außer Zusammenwirkung mit dem Rastelement (1) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer zweiter elektrischer Aktuator (13) auf das Sperrelement (5) wirkt, wobei der zweite Aktuator (13) mit unterschiedlicher Leistung, insbesondere hinsichtlich Spannung und/oder Stromaufnahme, gegenüber dem ersten Aktuator (8) ausgelegt ist.
Elektrisches Türschloß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (1), insbesondere mittels einer Welle 36, wie einem Sechskant verdrehsicher, mit einer Rastscheibe (3) verbunden ist, daß vorzugsweise die Rastscheibe (3) in einer im Hinblick auf das Rastelement (1) zweiten Ebene und/oder einem geschützten Einbauraum angeordnet ist, und daß weiter vorzugsweise das Sperrelement (5) zur Zusammenwirkung mit dem Rastelement (1) in und/oder außer Eingriff mit der Rastscheibe (3) bewegbar ist.
Elektrisches Türschloß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (5) in der Art einer Rollensperrklinke mit einer Rolle (12) ausgestaltet ist, daß vorzugsweise die Rastscheibe (3) wenigstens zwei Raststellungen besitzt, wobei insbesondere zu den Raststellungen korrespondierende Rastarme (62, 62') an der Rastscheibe (3) angeordnet sind, daß weiter vorzugsweise die Rolle (12) des Sperrelements (5) zum Eingriff in die Rastscheibe (3) in Anlage am Rastarm (62, 62') in der jeweiligen Raststellung ist, und daß noch weiter vorzugsweise am Rastarm (62, 62') ein harter Einsatz (4) zur Anlage für die Rolle (12) befindlich ist.
Elektrisches Türschloß nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim ersten elektrischen Aktuator (8) um einen Elektromotor, insbesondere mit einem Getriebe handelt, daß vorzugsweise der Elektromotor über eine Nocke (10) das Sperrelement (5) bewegt, und daß weiter vorzugsweise der zweite Aktuator (13) über einen Stift (15) an einem Hebel (14) das Sperrelement (5) bewegt.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aktuator (13) redundant zum ersten Aktuator (8), insbesondere bei einem Ausfall des ersten Aktuators (8) wirkt, daß vorzugsweise der zweite Aktuator (13), insbesondere bei hohen Öffnungskräften für die Türe, unterstützend zum ersten Aktuator (8) wirkt, und daß weiter vorzugsweise beide Aktuatoren (8, 13) eine automatische Türöffnung bewirken.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubmagnet (16) als zweiter Aktuator (13), insbesondere für den Notbetrieb, dient, daß vorzugsweise der Hubmagnet (16) mittels einer Sperrklinke (21) in der Art eines Schrittschaltwerkes das Sperrelement (5) bewegt, daß weiter vorzugsweise der Hubmagnet (16) eine kleine Magnetkraft, sowie insbesondere einen kleinen Luftspalt besitzt, und daß noch weiter vorzugsweise in der ganzen Kette der Kraftübertragung vom Hubmagnet (16) auf das Sperrelement (5) im Hinblick auf eine geringe Leistung günstige Übersetzungsverhältnisse gewählt sind, beispielsweise zwischen der Drehfalle (1) und der Rastscheibe (3) eine Übersetzung von ca. 2.5, zwischen der Rollensperrklinke (5) und dem Stift (15) eine Übersetzung von ca. 2.5, zwischen der Sperrklinke (21) bzw. dem Hebel (14) und dem Stift (15) eine Übersetzung von ca. 5 sowie zwischen der Sperrklinke (21) bzw. dem Hebel (14) und dem Hubmagnet (16) eine Übersetzung von ca. 3.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Aktuatoren (8, 13) mittels Schaltersignale erfolgt, daß vorzugsweise jeweils ein Schalter im Türaußengriff sowie im Türinnengriff der Türe befindlich ist, daß weiter vorzugsweise die Stellung des Sperrelements (5) durch einen Sensor oder Schalter (38) überwacht wird, der insbesondere in der ein- und/oder ausgerasteten Stellung des Sperrelements (5) ein Signal (S_H) an die Steuerelektronik (48) abgibt, daß noch weiter vorzugsweise der übliche Türkontaktschalter (39) in das Türschloß (100) eingebaut ist, und daß nochmals weiter vorzugsweise der Schalter für den Türinnengriff, der ein Schaltsignal (S_i) erzeugt, mittels einer Leuchtdiode (42) beleuchtet ist.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließsystem eine Steuerelektronik (48) im Kraftfahrzeug sowie einen zugehörigen elektronischen Schlüssel umfasst, wobei zwischen dem Schlüssel und der Steuerelektronik (48) ein Schlüsselcode mittels einer Signalkommunikation übertragbar ist, daß vorzugsweise die jeweiligen Aktuatoren (8, 13) aktiviert werden, insbesondere die elektrischen Antriebe eingeschaltet werden, sobald nach positiver Auswertung des Schlüsselcodes die Fahreridentifikation freigeben ist, und daß weiter vorzugsweise zur Signalkommunikation der Schlüssel über eine integrierte Funkantenne (41) mit der Steuerelektronik (48) im Kraftfahrzeug kommuniziert.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Notbetrieb die Steuerelektronik (48) im Kraftfahrzeug mittels der Funkantenne (41) das Signal der Funkfernbedienung vom Schlüssel erhält, wobei die Fahrertüre und/oder gegebenenfalls weitere Türen geöffnet werden, beispielsweise indem sich die Fahrertür automatisch öffnet sowie gegebenenfalls die restlichen Türen freigeschaltet sind, derart daß nach Betätigung des Türaußengriffschalters, der ein Schaltsignal (S_a) erzeugt, die entsprechende Tür entriegelt wird und sich öffnet.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Notbetrieb die Speisung des zweiten Aktuators (13) aus der Schlüsselbatterie ermöglicht ist, indem insbesondere zur Energieübertragung der Schlüssel auf Kontakte (46), die sich beispielsweise im Türaußengriff befinden, aufgesteckt wird.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer elektrischer Antrieb (40) als automatische Zuziehhilfe für die Türe dient, indem insbesondere der weitere elektrische Antrieb (40) über ein Getriebe (32) einen Hebel (33) mit Mitnahmestift (34) zur Bewegung der Rastscheibe (3) bewegt.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfahrzeug ein Batterieüberwachungsgerät (51) befindlich ist, das für den Fall, daß die Ladung der Batterie (49) beispielsweise 60% unterschreitet, Hochstromverbraucher (53), insbesondere über ein bistabiles Relais (54), abschaltet, daß vorzugsweise das Batterieüberwachungsgerät (51) für den Fall, daß der Ladezustand der Batterie (49) beispielsweise 20% unterschreitet, weitere Verbraucher, beispielsweise Komfortgeräte, wie Radio, Telefon o. dgl. abgeschaltet, und daß weiter vorzugsweise in diesem Fall lediglich die Türschlösser (100a, 100b, 100c) eingeschaltet bleiben.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (48) für das Türschloß (100) beim Erkennen der niedrigen Batteriespannung den zweiten Aktuator (13) auswählt und/oder daß grundsätzlich der erste Aktuator (8) geschaltet wird sowie bei dessen Nichtfunktion der zweite Aktuator (13) eingeschaltet wird, wobei insbesondere die Nichtfunktion des ersten Aktuators (8) mittels eines Schalters (59) in der Steuerelektronik (48) erkannt wird.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Türschlösser (100a, 100b, 100c) mittels einer reversiblen Sicherung, beispielsweise mittels eines Polyswitch (61), kurzschlußgesichert sind.
Elektrisches Türschloß nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Türschloß (100), insbesondere einschließlich der Schalter für den Türinnengriff und/oder den Türaußengriff gegebenenfalls mitsamt deren Zuleitungen, abgedichtet ist, und daß vorzugsweise ein in der Art einer Stützbatterie wirkender Akku (60) in der Fahrer- und/oder Beifahrertüre als redundante Spannungsvorsorgung für das Türschloß (100) dient.