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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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Zudem ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 92 10 719 U1 ein Türschloss, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Schlossblech, mit einer daran gelagerten und eine Aufnahme für ein Schließelement aufweisenden Drehfalle, mit einer Sperrklinke für die Drehfalle und mit einem Auslösehebel bekannt. Über den Auslösehebel ist die Sperrklinke von der Drehfalle wegschwenkbar. Die Kopplung des Auslösehebels mit der Sperrklinke ist durch einen zwischen einer ersten und einer zweiten Position umstellbaren Verriegelungshebel lösbar, wobei der Auslösehebel mit einer festen Achse bzgl. des Schlossblechs drehbar an diesem gelagert ist. An dem Auslösehebel ist im Abstand zur Drehachse des Auslösehebels ein Zwischenhebel drehbar gelagert, der im Abstand zu seiner Drehachse an der Sperrklinke angreift. Weiter ist der Zwischenhebel in der ersten Position des Verriegelungshebels gegenüber dem Auslösehebel festgelegt und in der zweiten Position des Verriegelungshebels frei gegenüber dem Auslösehebel verschwenkbar. Dabei wird eine Übertotpunktfeder verwendet, die in Form einer Blattfeder die Position eines Schwinghebels, einer Abtriebswelle und des Verriegelungshebels stabilisiert.
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Weiterhin ist aus der
DE 44 20 185 A1 ein Türschloss für eine Kraftfahrzeugtür bekannt, bei dem die Gabelfalle in ihrer Schwenkbewegung unmittelbar vor Erreichen der Schließstellung von einer Reibbremse verzögert wird. Damit sollen auf eine konstruktiv einfache Weise Knallgeräusche beim Öffnen der Kraftfahrzeugtür vermieden werden. Dies wird mittels einer Blattfeder erreicht, die nur zu Beginn der Öffnungsbewegung mit der Gabelfalle in Kontakt kommt. Der Mechanismus ist allein auf das Problem der Geräuschentwicklung abgestimmt und insbesondere nicht geeignet, die Lage der Gabelfalle zu fixieren. Weiterhin sind dort keine Hinweise enthalten, dass mit einer solchen Konstruktion eine Endlagensicherung für Gabelfallen oder dergleichen verwirklicht werden könnte.
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Die
DE 102 15 691 A1 offenbart einen Drehfallenverschluss mit einer durch einen Puffer gedämpften Drehfalle. Bei dem Puffer handelt es sich um eine Stahlfeder, die auf einen Schließkloben wirkt.
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Zudem offenbart die
EP 0 806 532 A2 ein Schließsystem für eine Motorhaube. Zum Öffnen des Schließsystems ist ein Freigabering über einen Seilzug in eine Drehrichtung verdrehbar, wodurch ein flexibler Finger einer Drahtformfeder durch Exzenterabschnitte des Freigaberings ausgelenkt wird. Die dabei in dem flexiblen Finger gespeicherte Energie führt den Freigabering nach Entlastung des Seilzugs automatisch wieder in eine stabile Ausgangsposition zurück.
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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 Aufgabe wird 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 überführen. 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 zu 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 Endanschläge 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 zur 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 3 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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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließsystem
- 2
- Kraftfahrzeug, Fahrzeug
- 3
- Federelement
- 4
- Bauteil
- 5
- Drehachse
- 6
- Antriebsmittel
- 7
- Endanschlag
- 8
- Spalt, Dämpfungsmittel
- 9
- erster Abschnitt
- 10
- Gehäuse
- 11
- Exzenterabschnitt
- 12
- zweiter Abschnitt
- 13
- Festlager, Stelle
- 14
- Loslager, Stelle
- 15
- Linie
- 16
- Bewegungsbahn
