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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, aufweisend zumindest einen
elektrischen Antriebsmotor, der ein Funktionselement bewegt, wobei
das Funktionselement während der Bewegung eine Haltposition
zum Abschalten des elektrischen Antriebsmotors aufweist.
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Die
Erfindung findet insbesondere Anwendung in einem Kraftfahrzeugtürverschluss,
wobei die Antriebseinheit beispielsweise Teil einer Zentralverriegelungsanlage
ist. So kann ein Kraftfahrzeugtürverschluss mit einer Zentralverriegelungsanlage
mit einem elektronischen Steuergerät ausgeführt
sein. In diesem Fall ist der Verriegelungshebel als Zentralverriegelungshebel
ausgeführt. Seine übliche Funktionsweise ist dabei
dergestalt, dass bei in Verriegelungsstellung befindlichem Verriegelungshebel
eine Beaufschlagung des (Außen-)Betätigungshebels
zu einem Leerhub korrespondiert. Eine entsprechende Erläuterung
findet sich beispielsweise auch in der
EP 1 101 890 A2 . Die Offenbarung
wird hier voll in Bezug genommen.
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Gerade
bei solchen elektromotorischen Antriebseinheiten wird als Funktionselement
ein sich drehendes Element, beispielsweise nach Art eines Zahnrades,
bewegt. Das Funktionselement ist dabei regelmäßig
nicht selbst gehemmt, sondern läuft ungehemmt auf einer
Achse. Über das Funktionselement werden beispielsweise
Hebel betätigt, wobei diese Rastpositionen einnehmen. Nunmehr
ist es möglich, den Betrieb des elektrischen Antriebsmotors
mit der Bewegung des Funktionselementes zu koppeln. Insbesondere
ist es möglich, dass sich der elektrische Antriebsmotor
abschaltet, sobald die selbst verursachte Bewegung des Funktionselementes
nicht mehr möglich ist, beispielsweise weil dieses eine
vorgegebene Rastposition erreicht hat (so genannter Blockbetrieb).
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Bei
solchen Antriebseinheiten ist jedoch zu berücksichtigen,
dass diese Betriebsart gelegentlich eine erhöhte Beanspruchung
des Antriebsmotors zur Folge hat, wobei zusätzlich auch
Geräusche entstehen können. Zudem bereitet es
aufgrund diverser Toleranzen bei einem Kraftfahrzeugschloss ggf.
auch Schwierigkeiten, die Interaktion der Komponenten in ihren Positionen
eindeutig zu bestimmen und/oder während des Betriebes des
Kraftfahrzeuges aufrecht zu erhalten.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug
auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu
lösen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst mit einer Antriebseinheit gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen
angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen
einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch
sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und
weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung,
insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, gibt weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung an.
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Die
erfindungsgemäße Antriebseinheit weist zumindest
einen elektrischen Antriebsmotor auf, der ein Funktionselement bewegt,
wobei das Funktionselement während der Bewegung eine Haltposition zum
Abschalten des elektrischen Antriebsmotors aufweist und zumindest
in einem Bewegungsabschnitt vor dem Erreichen der Haltposition eine
Reibanlage für das Funktionselement vorgesehen ist, wobei
der Reibungskoeffizient zwischen Reibanlage und Funktionselement
in dem zumindest einen Bewegungsabschnitt durch die bei abgeschaltetem
Antriebsmotor regelmäßig auf das Funktionselement wirkenden
Kräfte nicht überwindbar ist.
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D.
h. mit anderen Worten auch, dass vor dem Erreichen, während
der Haltposition und/oder nach dem Verlassen der Haltposition eine
Reibkraft auf das Funktionselement einwirkt, sodass die (freie)
Bewegung in diesem Bewegungsabschnitt gebremst bzw. behindert wird.
Grundsätzlich ist möglich, dass die damit generierte
Reibkraft während des Kontaktes konstant ist, dies ist
aber nicht zwingend erforderlich. Wie bereits erläutert,
kann es bei solchen Antriebseinheiten vorkommen, dass nach Erreichen
der Haltposition das Funktionselement sich aufgrund der „fehlenden
Motorkraft” wieder teilweise zurückbewegt. Dies
ist aber nicht erwünscht. Deshalb ist hier die Reibanlage
vorgesehen, die (nur) diese Rückstellbewegung behindert.
Das heißt zum Beispiel, dass der Reibungskoeffizient so
abgestimmt ist, dass das Funktionselement, wenn es von der Antriebseinheit
(elektromotorisch) aktiv angetrieben wird, die Reibanlage ohne signifikante
Beeinträchtigung der Bewegung überstreicht, jedoch
die Rückstellbewegung signifikant behindert wird, wenn
keine (elektromotorischen) Antriebskräfte anliegen.
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Darüber
hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Funktionselement
ein Rotationsbauteil ist. Bei dem Rotationsbauteil handelt es sich insbesondere
um ein angetriebenes Zahn- oder Schneckenrad, sodass in Umfangsrichtung
eine entsprechende Eingriffsmechanik vorgesehen ist.
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Weiterhin
ist daran gedacht, dass die Reibanlage an einer Seitenfläche
des Rotationsbauteils positioniert ist. Die beiden Seitenflächen
können in diesem Zusammenhang dazu genutzt werden, z. B. andere
Hebel zu bewegen, beispielsweise den Zentralverriegelungshebel.
Auf bevorzugt der gegenüberliegenden Seitenfläche
kann das Rotationsbauteil nun eine Gestalt bzw. Oberfläche
aufweisen, die geeignet ist, mit der externen Reibanlage in Kontakt
zu kommen. Bevorzugt ist, dass das Funktionselement und die Reibanlage
aus Kunststoff hergestellt sind.
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So
wird insbesondere auch vorgeschlagen, dass die Reibanlage mit einem
seitlichen Vorsprung des Funktionselements ausgebildet ist. Damit
ist insbesondere gemeint, dass ein hervorstehender Bereich des Funktionselementes ausgebildet
ist, der mit der externen Reibanlage zusammenwirken kann. Die Reibanlage
kann als separates Bauteil und/oder als Teil des dort vorgesehenen
Gehäuses ebenfalls nach Art eines Vorsprungs bzw. eines
hervorstehenden Formelementes ausgebildet sein.
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Dabei
ist der seitliche Vorsprung des Rotationselementes bevorzugt ein
Element aus der folgenden Gruppe: Rippe, Nocken, Kulisse, Steg mit
Rücksprung. Die Rippe kann gradlinig und/oder gebogen verlaufen.
Der Nocken kann insbesondere eine sphärische Anlagefläche
für die Reibanlage bilden. Auch eine Kulisse bietet eine
komplexe Anlagefläche für die Reibanlage, sodass
ggf. auch unterschiedliche Reibkräfte beim Kontakt des
Vorsprungs mit der Reibanlage erreicht werden. Zudem können
Stege mit Rücksprüngen vorgesehen sein, wobei
beispielsweise ein solcher Rücksprung die Aufnahme bzw. eine
Führungsnut für die Reibanlage darstellt. Bei Rippen,
Nocken, Kulissen und dergleichen ist regelmäßig
davon auszugehen, dass nur eine gemeinsame Reibfläche gebildet
ist. Gerade bei einem Steg mit einem Rücksprung ist es
jedoch auch möglich, dass das Funktionselement über
zwei Seiten mit der Reibanlage kontaktiert wird.
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Eine
Alternative hierzu sieht vor, dass eine Reibanlage unterhalb und/oder
oberhalb des Rotationsbauteils positioniert ist und dort in unmittelbarer Nähe
mit Reibkraft auf das Funktionselement einwirken kann, um dessen
Bewegung abzubremsen oder zu blockieren.
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Insbesondere
ist bei einer zweckmäßigen Ausführung
der Erfindung daran gedacht, dass als Reibanlage ein federnd ausgebildetes
Bauteil, insbesondere eine Federscheibe dient, die unterhalb des Rotationsbauteils
angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, das Antriebssystem mit permanent
durch das federnd ausgebildete Bauteil erhöhter Reibung
zu betreiben. Bei Abschaltung des Antriebs besitzt dieser durch
die erhöhte Reibung eine relativ hohe Selbsthemmung gerade
in entgegen gesetzter Richtung, wodurch ein Rücklauf ohnehin
schon erschwert wird. Auch im normalen Vorlauf muss das Antriebssystem also
gegen eine gewisse Reibkraft anwirken, was dann im besonderen Maße
zur Geltung kommt, sobald der Antrieb abgestellt wird, ohne dass
hierfür zusätzliche Bauteile oder Einrichtungen
vorgesehen sein müssten.
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Eine
besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass
die Antriebseinheit mit zwei separat ausgebildeten Reibanlagen ausgerüstet
ist. Je nach Art des Funktionselementes und/oder der Bewegung kann
dies der Fall sein, um die Rückstellbewegung (bei mehreren,
verschiedenen Haltpositionen) möglichst klein zu halten
oder die Funktion zweier Reibanlagen unabhängig oder ergänzend
zueinander zu gewährleisten. Es kann sich dabei sowohl um
denselben Typ von Reibanlage, etwa eine Art zweiteiliger Reibanlage
ober- und unterhalb des Rotationsbauteils oder um zwei sich in ihrer
Funktion ergänzende Reibanlagen unterschiedlichen Typs
handeln.
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Eine
solche alleinige oder ggf. zusätzliche Lösung
sieht beispielsweise vor, dass die Reibanlage in das Gehäuse
der Antriebseinheit integriert ist. Hiermit entfällt die
Anordnung eines zusätzlichen speziellen Aggregates, indem
man sich die Geometrie des Gehäuses zu Nutzen macht und/oder
durch Anordnung zusätzlicher Einbauten in Form von Reibbremsen
die beabsichtigte Wirkung zur Einschränkung oder Verhinderung
der Rückstellbewegung ermöglicht.
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Speziell
ist daran gedacht, die Reibanlage in den Deckel und/oder den Boden
des Gehäuses zu integrieren. Hierzu befindet sich im Bereich
des Deckels und/oder Bodens des Gehäuses eine Erhöhung
oder ein spezieller Einbau, um durch entsprechende Reibkraft den
Rücklauf des Antriebs verhindern zu können. Gedacht
ist also sowohl an ein- wie mehrteilige Gehäusedeckel oder
-böden.
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Es
wird darüber hinaus ein Verfahren zum Auslösen
eines Öffnungsmechanismus eines Gesperrebauteils eines
Kraftfahrzeugschlosses vorgeschlagen, bei dem eine erfindungsgemäße
Antriebseinheit angewendet wird. Diese Gesperrebauteile werden insbesondere
zum Sichern von Fahrzeugtüren und/oder Fahrzeugklappen
in definierten Schließpositionen verwendet. Der Öffnungsmechanismus
des Gesperrebauteils wird eingeleitet, indem das Funktionselement
der Antriebseinheit beispielsweise eine Sperrklinke des Gesperrebauteils
aus einer Sperrposition verschwenkt. Dabei kann das Funktionselement
die Sperrklinke entweder über eine zwischengeschaltete
Mechanik oder durch direkten Kontakt verschwenken. Des Weiteren
ist ebenfalls erfindungsgemäß das Funktionselement selbst
als Sperrklinke auszugestalten. Im Weiteren sei darauf hingewiesen,
dass dieses Verfahren ebenfalls von der obigen konkreten Ausgestaltung
der Antriebseinheit unabhängig eingesetzt werden kann, also
die elektromechanische Betätigung der Sperrklinke als solche
vorteilhaft sein kann. Dies lässt sich insbesondere mit
folgender Vorrichtung verwirklichen: Schloss-Anordnung umfassend
ein Gesperre mit zumindest einer Drehfalle und zumindest einer Sperrklinke,
die die Drehfalle in der geschlossenen Position bewegungsblockiert
ist, wobei die zumindest eine Sperrklinke motorisch (mittels eines
Elektromotors und ggf. über ein Funktionselement) betätigbar ist,
insbesondere um von der Drehfalle entfernt zu werden.
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In
besonderen Ausführungsformen der Erfindung ist daran gedacht,
dass das Kraftfahrzeugschloss als elektrisch zu öffnendes
Schloss und/oder dass das Kraftfahrzeugschloss als Seitentürschloss ausgebildet
ist.
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Die
Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Antriebseinheit
mit einem Funktionselement geschaffen ist, dem ein oder mehrere
Reibanlagen so zugeordnet sind, dass zuverlässig und sicher
ein Rücklauf der Antriebseinheit nach ihrer Abschaltung
verhindert oder ausgeschlossen werden kann. Stattdessen wird in
Abhängigkeit von der Einstellung der Reibanlage die Rückstellbewegung
verhindert oder im Bedarfsfall sogar ausgeschlossen, je nachdem
wie der Reibungskoeffizient der Anlage eingestellt ist. Es ist auch
denkbar, das Antriebssystem so zu betreiben, dass es per se gegen
erhöhte Reibung anläuft, sodass bei Abschaltung
des Antriebs die Reibung voll greift und es dank der hohen Selbsthemmung
zu keinem oder einem nur sehr schwachen Rücklauf kommen
kann.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten
und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
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1 ein
Detail eines Kraftfahrzeugschlosses mit einer Zentralverriegelungsmechanik,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung außerhalb
der Haltposition,
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3 die
Ausführungsvariante aus 2 in der
Haltposition,
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4 eine
zweite Ausführungsvariante der Erfindung außerhalb
der Haltposition,
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5 die
Ausführungsvariante aus 6 in der
Haltposition,
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6 eine
perspektivische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante
der Erfindung in der Haltposition,
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7 ein
Detail des Gehäuses aus 6 in Draufsicht,
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8 eine
Seitenansicht des Rotationsbauteils aus 6,
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9 ein
Kraftfahrzeug mit einer auf eine Sperrklinke eines Kraftfahrzeugschlosses
wirkenden Antriebseinheit,
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10 die
Ausführungsvariante mit Federscheibe und in das Gehäuse
integrierter Reibanlage in Seitenansicht und
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11 eine
skizzenhafte Darstellung dazu.
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1 zeigt
schematisch ein Kraftfahrzeugschloss 10 in einem Gehäuse 12.
Dabei ist ausschnittsweise eine Zentralverriegelungsmechanik 11 gezeigt,
die mit einem Funktionselement 3 betätigt wird.
Die Betätigung erfolgt dabei über einen elektrischen
Antriebsmotor 2, beispielsweise einen reversierenden Elektromotor
mit einer Motorwelle und einer Schnecke, welche nur mit dem Funktionselement 3 zusammenwirkt.
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In
der hier veranschaulichten Haltposition 4 findet ein Reibkontakt
zwischen dem Funktionselement 3 und der Reibanlage 6 statt,
wobei die Reibanlage 6 z. B. in das Gehäuse 12 integriert
und ein Teil dieses Gehäuses 12 ist. Es ist auch
zu erkennen, dass das Funktionselement 3 bereits mit der
Reibanlage 6 in Kontakt ist, bevor dieses tatsächlich
die Haltposition 4 erreicht hat. Nach dieser hier schematischen
Darstellung werden nun einzelne Ausführungsbeispiele dargestellt.
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In
den 2 und 3 wurde nur der Antriebsmotor
weggelassen, dargestellt ist vielmehr das Gehäuse 12,
das auch die Reibanlage 6 ausbildet, zusammen mit dem als
Rotationsbauteil 7 ausgestalteten Funktionselement. Dabei
ist einmal in 2 eine Lage des Rotationsbauteils 7 dargestellt,
in der dieses nicht selbsthemmend (unbehindert) betätigbar
ist. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Reibanlage 6 als
gerade verlaufende, angeformte Rippe aus Kunststoff ausgebildet.
In 3 kann nun erkannt werden, dass das Rotationsbauteil 7 einen
Vorsprung 9 nach Art eines radial angeformten Nockens aufweist,
der zur Vermeidung von Rückbewegungen an der fest im Schlossgehäuse
angeformten Rippe (Reibanlage 6) zur Anlage kommt. Auf
diese Weise ist die Haltposition 4 bei abgeschalteter Antriebseinheit 1 gesichert.
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Die 4 und 5 zeigen
eine weitere Ausführungsvariante, wobei hier eine in Axialrichtung nockenförmige
Erhebung auf der Rückseite des Rotationsbauteils 7 als
Vorsprung 9 ausgebildet ist, der auf eine Anlaufschräge
(Rampe) als Reibanlage 6 im Gehäuse 12 auftrifft
und damit bei abgeschalteter (nicht mit Strom versorgter) Antriebseinheit 1 bewegungsgebremst
und schließlich bewegungsblockiert wird. Somit können
insbesondere auch verschiedene Reibkräfte über
den Bewegungsfortschritt des Rotationsbauteils 7 erreicht
werden.
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Die 6, 7 und 8 veranschaulichen
noch eine weitere Ausführungsvariante. Hierzu ist das Rotationsbauteil 7 mit
einem Vorsprung 9 hin zum Gehäuse 12 ausgeführt,
wobei der Vorsprung 9 zusätzlich in einer Art
Federelement des Rotationsbauteils 7 ausgestaltet ist.
Der Vorsprung 9 ragt gegenüber der Seitenfläche 8 des
Rotationsbauteils 7 hervor und kann so mit dem im Gehäuse 12 gebildeten
keilförmigen Vorsprung als Reibanlage 6 zusammenwirken.
Während bei den bisherigen Ausführungsvarianten
die Anpresskraft tangential zur Umfangsrichtung des Rotationsbauteils
erzeugt wurde, wird hier eine Anpresskraft in axialer Richtung verwirklicht.
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9 zeigt
schematisch ein Kraftfahrzeug 17 mit einem Kraftfahrzeugschloss 10.
Ein solches Kraftfahrzeugschloss 10 weist regelmäßig
eine Drehfalle 13 auf, die zumindest eine Rast 18 umfasst.
Diese Drehfalle 13 versperrt in der geschlossenen Position
einen Schließbügel 14 (auch Schlosshalter
genannt), der beispielsweise an einer hier nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie
befestigt sein kann. Dabei steht die Drehfalle 13 mit einer
Sperrklinke 15 in Eingriff, welche die Drehfalle 13 an
der Rast 18 durch Formschluss gegen Verdrehen sichert.
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Des
Weiteren umfasst das Kraftfahrzeug 17 eine elektromotorische
Antriebseinheit 1. Das Funktionselement 3 der
Antriebseinheit 1 wirkt hier über eine angedeutete
Sperrklinkenmechanik 16 auf die Sperrklinke 15 des
Kraftfahrzeugschlosses 10. Dadurch kann die Sperrklinke 15 mit
der Antriebseinheit 1 um eine Drehachse der Sperrklinke 15 bewegt
werden, wodurch beispielsweise die Drehfalle 13 entsperrt
werden kann.
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10 zeigt
eine Ausführungsvariante der Erfindung mit zwei Reibanlagen 6,
von denen eine Reibanlage 19 oberhalb und eine Reibanlage 19' unterhalb
des Rotationsbauteils 7 angeordnet ist. Erstgenannte ist
in den Deckel 21 des Gehäuses 12 integriert,
hier einteilig mit diesem hergestellt. Mit dem Bezugszeichen 23 ist
dabei die Überdeckung zwischen dem als Schneckenrad 24 ausgebildeten
Rotationsbauteil 7 bezeichnet, um zu veranschaulichen, dass
hier entsprechende Reibkräfte ausgeübt werden
können. Zusätzlich befindet sich die Reibanlage 19' in
Form der Federscheibe 20 an der Unterseite 25 des
Rotationsbauteils 7. Das System kann dabei so ausgebildet
sein, dass es permanent gegen die durch die Federscheibe 20 bedingte
Reibkraft betrieben werden muss, damit es bei einer Abschaltung
des Antriebs in besonders geeigneter Weise zu einer Vermeidung von
Rückstellkräften kommt. Die Federscheibe 20 wird
von der Welle 26 durchdrungen und stützt sich
einerseits am Rotationsbauteil 7 und andererseits am Boden 22 des
Gehäuses 2 ab.
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Eine
vereinfachte Skizze hierzu zeigt auch nochmals 11 mit
dem sich in die Richtung 27 drehenden Schneckenrad 24 und
der Reibanlage 6, 19 die allein oder zusätzlich
zu der in 10 dargestellten Reibanlage
zu dem Rotationsbauteil 7 vorgesehen sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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