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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schließsystem für ein Fahrzeug mit beweglichen
Teilen, wobei mindestens ein bewegliches Bauteil Führungsmittel
aufweist, die das Bauteil entlang einer Bewegungsbahn zwischen wenigstens
einer ersten und einer zweiten stabilen Position führen. Darüber hinaus betrifft
die Erfindung noch ein Kraftfahrzeug mit einem Schließsystem.
Die Erfindung findet insbesondere Anwendung im Automobil-Bereich.
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Im
Stand der Technik ist eine Vielzahl von Schließsystemen mit unterschiedlichsten
Arten von schwenkbaren, rotierbaren oder ähnlich (wiederholbar) beweglichen
Bauteilen bekannt. So werden beispielsweise Spiralfedern verwendet,
die einzelne oder mehrere Bauteile stets in einer ersten stabilen Position
halten (so genannte Endlagensicherung). Um solche Bauteile aus dieser
ersten stabilen Position herauszubewegen, ist eine entsprechende,
entgegen der Federkraft wirkende, Betätigungskraft erforderlich,
die aufrechterhalten werden muss, um das Bauteil in einer zweiten
(ggf. instabilen) Position zu halten. Derartige Spiralfedern sind
relativ aufwändig, weil
sie exakt auf die jeweiligen Einsatzbedingungen abgestimmt werden
müssen.
Zudem ist in der Regel in einem Schließsystem eine Vielzahl unterschiedlicher
Federn verbaut, die untereinander nicht austauschbar sind. Dies
verursacht Kosten und die bekannten Spiralfedern sind zudem schwierig
zu montieren. Dies liegt vor allem daran, dass die Federn im vorgespannten
Zustand zu verbauen sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand
der Technik ergebenden Probleme zumindest teilweise zu lösen, und
insbesondere ein Schließsystem
mit beweglichen Bauteilen anzugeben, wobei das wenigstens eine bewegliche
Bauteil in besonders einfacher und zuverlässiger Weise zwischen zwei
stabilen Positionen verfahrbar ist.
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Diese
Aufgaben werden mit einem Schließsystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1
sowie einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs
10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten
Patentansprüchen
angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten
Patentansprüchen
einzeln aufgeführten
Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander
kombiniert werden können
und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus
werden die in den Patentansprüchen
angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei
weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt werden.
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Das
erfindungsgemäße Schließsystem,
das insbesondere nach Art eines Türschlosses ausgebildet ist,
für ein
Fahrzeug hat bewegliche Bauteile, wobei mindestens ein bewegliches
Bauteil Führungsmittel,
insbesondere einen Drehkörper,
aufweist, wobei wenigstens ein Exzenterabschnitt am Bauteil bzw.
Drehkörper
vorgesehen ist, der mittels der Führungsmittel entlang einer
Bewegungsbahn zwischen wenigstens einer ersten stabilen Position
und einer zweiten stabilen Position verschwenkt wird. Weiter ist wenigstens
ein Federelement an zwei Stellen des Schließsystems so fixiert, dass das
Federelement während
einer Bewegung des Exzenterabschnitts entlang der Bewegungsbahn
auslenkbar ist. Mit anderen Worten heißt das, dass mindestens ein
bewegliches Bauteil Führungsmittel
aufweist, die das Bauteil entlang einer Bewegungsbahn zwischen wenigstens
einer ersten und einer zweiten stabilen Position führen, wobei
wenigstens ein Exzenterabschnitt am Bauteil vorgesehen ist, der
eine veränderliche
Auslenkung eines Federelements während
einer Bewegung entlang der Bewegungsbahn bewirkt, und das Federelement
die Bewegungsbahn des Exzenterabschnitts zumindest teilweise durchdringt.
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Unter
dem Begriff Bauteile sind bei breitester Auslegung sämtliche
Komponenten eines Schließsystems
zu verstehen, die beweglich, insbesondere schwenkbar, angeordnet
sind. Dies sind insbesondere Hebel, Schieber, Riegel, Schließbolzen,
Drehfallen, um nur einige Beispiele zu nennen. Ein solches rotierbares
und/oder schwenkbares Bauteil weist regelmäßig einen Drehkörper auf,
der eine Drehachse aufweist. Zu diesem kann wenigstens ein radial,
also senkrecht zur Drehachse, hervorstehender Exzenterabschnitt
angeformt sein. Als Führungsmittel
kommen im Rahmen der Erfindung sämtliche
Mittel zum Einsatz, die geeignet sind ein Bauteil entlang einer vorgegebenen
Bewegungsbahn zu führen.
Ein besonders einfaches Führungsmittel
ist dazu eine Drehachse auf der das bewegliche Bauteil gelagert ist.
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Unter
der Bewegungsbahn ist die Hüllfläche zu verstehen,
die ein Bauteil während
seiner Bewegung aufspannt. Eine entsprechende Erklärung ist auch,
dass der am weitesten von der Drehachse entfernte Bereich des Exzenterabschnitts
bei seiner Bewegung einer Bewegungsbahn folgt, die hier heranzuziehen
ist. Unter einer Bewegung ist grundsätzlich zwar jede Bewegung zu
verstehen, die geeignet ist, um das bewegliche Bauteil von der ersten
Position in die zweite und umgekehrt zu überfuhren. Bevorzugt betrifft
die Bewegung aber eine (zumindest teilweise) translatorische und/oder
rotatorische Bewegungskomponente. Enthält die Bewegung eine rotatorische Komponente,
so ist der Exzenterabschnitt exzentrisch zum Drehpunkt dieser Rotationsbewegung
angeordnet. Im Falle einer rein translatorischen Bewegung ist unter
dem Exzenterabschnitt derjenige Abschnitt des bewegten Bauteils
zu verstehen, der eine veränderliche
Auslenkung des Federelementes bewirkt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das bewegliche Bauteil zwischen zwei stabilen Positionen überführbar, wobei
dazwischen wenigstens eine Position liegt, in der sich das bewegliche
Bauteil in einer instabilen Lage befindet. Das bedeutet, es ist
undefiniert, ob sich das Bauteil aus dieser instabilen Lage in die
erste oder zweite Position bewegen wird. Dieser instabile Zustand
ist z. B. erreicht, wenn die Bewegungsbahn des Exzenterabschnitts
die größtmögliche Auslenkung
des Federelementes hervorruft. Eine stabile Position ist relativ
unempfindlich gegen auftretende Betriebskräfte bei dem Schließsystem,
insbesondere hinsichtlich Fahrerschütterungen und dergleichen.
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Besonders
einfach und kostengünstig
kann das Federelement dabei gestaltet werden, wenn es an zwei Stellen
befestigt ist. Diese zwei Stellen können beispielsweise die Enden
des Federelementes sein, wobei ein Ende vorzugsweise als Festlager
und das andere Ende als Loslager ausgeführt ist. Diese Kombination
von Festlager und Loslager ist ggf. erforderlich, um eine Längenänderung
des Federelementes während
der Auslenkung auszugleichen. Ist darüber hinaus vorgesehen, dass
das Federelement im nicht ausgelenkten bzw. unbeanspruchten Zustand
(im Wesentlichen) vorspannungsfrei ist, so kann die Montage von
Bauteil und Federelement in besonders einfacher Weise erfolgen,
weil nicht zuerst Vorkehrungen zu treffen sind, um die Feder vorzuspannen,
bevor sie montiert wird.
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Bevorzugt
wird die Erfindung innerhalb eines Verriegelungssystems eines Türschlosses
eingesetzt, beispielsweise bei einem Diebstahlsicherungsantrieb
mit den beiden Stellpositionen ein/aus als erste und zweite stabile
Position.
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Bei
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das bewegliche Bauteil wenigstens zwei Exzenterabschnitte aufweist
und zwischen wenigstens drei stabilen Positionen beweglich ist.
Hierdurch kann das bewegliche Bauteil zwischen der ersten und der
zweiten stabilen Position noch wenigstens eine weitere Position
einnehmen, die ebenfalls stabil ist. Dies kann bei Schließsystemen
zur Verwirklichung zusätzlicher Funktionen
genutzt werden. Das Funktionsprinzip entspricht dabei dem bereits
zuvor beschriebenen, wonach auch hier das Federelement so angeordnet ist,
dass es die Bewegungsbahn beider Exzenterabschnitte zumindest während der
Bewegung des Bauteils teilweise durchdringt.
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Weiterhin
ist es bei bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft, wenn das
bewegliche Bauteil Antriebsmittel aufweist. Ein solches Antriebsmittel kann
beispielsweise ein Zahnrad oder ein Segment eines Zahnrades sein,
welches beispielsweise Bestandteil eines Schneckengetriebes ist.
So kann das bewegliche Bauteil in einfacher Weise, beispielsweise
durch einen motorischen Antrieb bewegt werden.
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Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, wenn das bewegliche Bauteil wenigstens einen
Endanschlag aufweist. Mit Hilfe des Endanschlages kann eine Extremposition
und damit die äußersten
stabilen Positionen des beweglichen Bauteils in definierter Weise vorgegeben
werden. Insbesondere vorteilhaft ist es dazu, wenn an beiden Endlagen
derartige Endanschläge
vorgesehen sind.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass das bewegliche
Bauteil Dämpfungsmittel
aufweist, welche mit einem Antriebsmittel und/oder einem Endanschlag
zusammenwirken. Insbesondere zur Vermeidung übermäßig großer Kräfte, welche bei einem motorischen
Antrieb auftreten können,
ist es sinnvoll, ein Dämpfungsmittel
vorzusehen, welches Kraftspitzen dämpft. Hierzu kann beispielsweise
der Endanschlag als verformbarer Abschnitt am Bauteil vorgesehen sein,
der durch einen Luftspalt vom Antriebsmittel getrennt ist. Werden
nun übermäßig große Kräfte auf das
Antriebsmittel aufgebracht, so kann der Endanschlag zunächst eine
Verformung ausführen,
bis der Luftspalt geschlossen ist. Während dieser Verformung können Kraftspitzen
in effektiver Weise abgebaut werden.
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Ganz
besonders bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen,
dass das Federelement länglich
ausgebildet ist. Insbesondere einfache, gerade und windungslose
Federelemente können
im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eingesetzt
werden, weil diese besonders einfach herzustellen sind und ohne
Vorspannung verbaubar sind. Ganz besonders bevorzugt ist hier eine
drahtförmige
Ausgestaltung des Federelements, das durch den Exzenterabschnitt
lateral beansprucht und damit im Einsatz quer zur Drahtrichtung
ausgelenkt wird.
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Vorteilhafterweise
ist außerdem
vorgesehen, dass das Federelement an einem Gehäuse oder einem anderen Bauteil
befestigt ist. Dazu sind lediglich an den Endbereichen der Federelemente
besondere Anpassungen erforderlich. Bei einer Anordnung des Federelementes
am Gehäuse
kann dieses in stehender Weise erfolgen, wobei sich der auszulenkende Abschnitt
relativ zu dem feststehenden Endbereich des Federelements bewegt.
Im Falle der Anordnung an einem anderen Bauteil kann das zusätzliche
Bauteil ebenfalls eine Bewegung relativ zum dem beweglichen Bauteil
ausführen.
Dadurch ist es dann möglich,
beispielsweise die Feder in die Bewegungsbahn des beweglichen Bauteils
zu schwenken (und ggf. daraus wieder herauszufahren), wodurch eine
Aktivierung (bzw. Deaktivierung) des Federelementes erzielbar ist.
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Bevorzugt
ist außerdem,
dass das Federelement aus einem Federstahl gefertigt ist. Derartige
Federstähle
sind relativ preisgünstig
verfügbar.
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Eine
andere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung sieht vor, dass das Federelement im Bereich des Exzenterabschnitts
selbst angeordnet ist und ein Auslenker wenigstens teilweise in
der Bewegungsbahn des Federelements angeordnet ist. Ein Auslenker
ist z. B. ein Gehäuseabschnitt
oder ein Abschnitt eines anderen Bauteils, der in eine Bewegungsbahn
eines Federelementes ragt, das sich auf einem Exzenterabschnitt
befindet beziehungsweise einen Umfangsbereich des Exzenterabschnitts
bildet. Wird das bewegliche Bauteil zusammen mit dem Federelement
bewegt, lenkt der Auslenker das Federelement aus und es wird eine
instabile Position erreicht. Bei einer Weiterbewegung des beweglichen Bauteils
nimmt die Auslenkung dann wieder ab und das bewegliche Bauteil nimmt
erneut eine (andere) stabile Position ein. Das Federelement kann
dabei beispielsweise wiederum aus einem Federstahl gefertigt sein
oder einfach ein verformbarer Abschnitt des beweglichen Bauteils
sein. Auch ist eine Kombination dieser Ausgestaltungen der Federelemente möglich, ebenso
wie die Vervielfachung der Anordnung von Federelementen.
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Schließlich ist
im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass ein Kraftfahrzeug
mit einem erfindungsgemäßen Schließsystem
ausgestattet ist und das bewegliche Bauteil mit den mindestens zwei
stabilen Positionen einer Verriegelungskette einer Diebstahlsicherung
ist. Für
ein Kraftfahrzeug bietet sich der Vorteil, dass das darin verbaute
Schließsystem
(insbesondere Türschloss)
preiswerter ist, und einen reduzierten Materialaufwand erfordert,
wodurch Gewicht eingespart werden kann. Darüber hinaus können durch
die Realisierung beweglicher Bauteile, die durch multistabile Bauteil-Federelemente-Einrichtungen
eine Mehrzahl stabiler Positionen einnehmen können, zusätzliche Funktionalitäten im Kraftfahrzeug
realisiert werden.
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Die
Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand
der Figuren näher
erläutert.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte
Ausführungsvarianten
der Erfindung zeigen, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist.
Dabei zeigen schematisch:
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1:
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugs
mit einer erste Ausführungsform
eines Schließsystems,
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2:
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schließsystems,
und
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3:
eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schließsystems.
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In 1 ist
ein schematisch dargestelltes Schließsystem 1, welches
in einem Kraftfahrzeug 2 verbaut ist, dargestellt. Von
dem Schließsystems 1 ist nur
ein Teilbereich zeichnerisch dargestellt, der im Wesentlichen ein
Federelement 3 sowie ein bewegliches Bauteil 4 zeigt.
Das Bauteil 4 ist um eine Drehachse 5 rotierbar
gelagert. Des Weiteren weist das Bauteil 4 ein Antriebsmittel 6 auf,
das vorliegend als Segment eines Zahnrades ausgebildet ist. Weiterhin weist
das Bauteil 4 Endanschläge 7 auf,
die an jedem Ende des Antriebsmittels 6 angeordnet sind.
Zwischen den Endanschlägen 7 und
dem Antriebsmittel 6 ist jeweils ein Spalt 8 vorgesehen.
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In
der gezeigten ersten stabilen Position liegt der untere Endanschlag 7 an
einem ersten Abschnitt 9 des Gehäuses 10 an. Wird nun
das Bauteil 4 im Uhrzeigersinn gedreht, so lenkt ein Exzenterabschnitt 11 das
Federelement 3 in einer von der Drehachse 5 radial
nach außen
weisenden Richtung aus. Befindet sich der Exzenterabschnitt 11 nun
genau zwischen der Drehachse 5 und dem Federelement 3, so
nimmt das bewegliche Bauteil 4, bei gleichzeitig größtmöglicher
Auslenkung des Federelements 3, eine instabile Zwischenposition
ein. Wird das bewegliche Bauteil 4 anschließend weiter
im Uhrzeigersinn (durch das Federelement 3 nun unterstützt) gedreht – insbesondere
mittels eines elektrischen Antriebes zur Realisierung einer Diebstahlsicherung –, so gelangt
der obere Endanschlag 7 sicher und schnell an einem zweiten
Abschnitt des Gehäuses 10 zur
Anlage. Die Endan schläge 7 sind
dabei jeweils so ausgeformt, dass sie eine gewisse Verformung ausführen können. Hierdurch
können
Kraftspitzen, welche über das
Antriebsmittel 6 in das Bauteil 4 eingeleitet
werden, abgemildert werden. Liegt der obere Endanschlag 7 nun
am zweiten Abschnitt 12 an, so befindet sich das bewegliche
Bauteil 4 in einer zweiten stabilen Position.
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Gut
erkennbar ist in der 1 der besonders einfache Aufbau
des Federelements 3. Das Federelement 3 ist nämlich aus
einem einfachen geraden Federdraht geformt, der an beiden Enden
um 90° (hier
in die Zeichnungsebene hinein) umgebogen ist. Um nun die erforderliche
Beweglichkeit zu besitzen, ist das Federelement 3 an einer
Seite durch ein Festlager 13 und an dem gegenüberliegenden
Ende durch ein Loslager 14 am Gehäuse 10 angebunden. Gut
erkennbar ist auch, dass das Federelement 3 in der dargestellten
ersten Position keinerlei Vorspannung aufweist. Die Montage sowohl
des Bauteils 4 als auch des Federelementes 3 kann
somit in besonders einfacher Weise erfolgen. Außerdem ist auch klar, dass
der am weitesten von der Drehachse 5 entfernte Bereich
des Exzenterabschnitts 11 eine kreisförmige Bewegungsbahn ausführt und
dabei das nach Art einer Sekante die Bewegungsbahn 16 überdeckende
Federelement auslenken muss. Die bei der Drehung bis hin zu instabilen
Zwischenposition in das Federelement eingebrachte Energie wird anschließend genutzt,
die Bewegung des Exzenterabschnitts 11 hin zum zweiten
Abschnitt 12 bzw. zur zweiten stabilen Position zu motivieren.
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In 2 ist
eine andere mögliche
Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Das bewegliche Bauteil 4 mit
dem Exzenterabschnitt 11, ist wiederum um eine Drehachse 5 drehbar
gelagert. Dargestellt mit der gestrichelten Linie ist eine instabile
Position, wohingegen mit der strichpunktierten Linie und der Volllinie
zwei stabile Positionen angedeutet sind. Das drahtartige Federelement 3 ist
bei dieser Ausführungsform
an beiden Enden in Festlagern 13 eingespannt. Mit der punktierten
Linie 15 ist der Auslenkungszustand des Federelements 3 angedeutet, den diese
annimmt, wenn sich das bewegliche Bauteil 4 in der mittig
dargestellten, instabilen Position befindet. Da beide Enden des
Federelements 13 in einem Festlager eingespannt sind, ist
das Federelement 3 bei dieser Ausführungsform so ausgebildet,
dass es auch längenelastisch
ist und somit eine, wenn auch relativ geringe, Längenänderung während der Auslenkung erfahren
kann.
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In 3 ist
schließlich
ein Federelement 3 dargestellt, welches zwischen einem
Festlager 13 und einem Loslager 14 eingespannt
ist, wie dies bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben
worden ist. Auch hierbei deutet die Linie 15 wieder den ausgelenkten
Zustand des Federelementes 3 an. Das dort gezeigte bewegliche
Bauteil 4 weist zwei Exzenterabschnitte 11 auf
und ist mittels Volllinien in einer stabilen Zwischenposition dargestellt.
Die stabile Zwischenposition liegt zwischen den mittels der gestrichelten
Linie angedeuteten ebenfalls stabilen ersten Position und stabilen
zweiten Position. Gut erkennbar ist hierbei, dass durch die Verwendung
zweier Exzenterabschnitte 11 das Bauteil 4 die
stabile Zwischenposition einnehmen kann, welche zwischen der ersten
und zweiten stabilen Position liegt. Hierdurch können weitere Funktionalitäten innerhalb
des Schließsystems
realisiert werden.
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Im Übrigen wird
darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die
dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen der Erfindung im Rahmen
der Patentansprüche
möglich.
So können beispielsweise
anstelle der beschriebenen Geometrien der Federelemente und Bauteile
andere geeignete verwendet werden.
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- 1
- Schließsystem
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Federelement
- 4
- Bauteil
- 5
- Drehachse
- 6
- Antriebsmittel
- 7
- Endanschlag
- 8
- Spalt
- 9
- erster
Abschnitt
- 10
- Gehäuse
- 11
- Exzenterabschnitt
- 12
- zweiter
Abschnitt
- 13
- Festlager
- 14
- Loslager
- 15
- Linie
- 16
- Bewegungsbahn