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Die Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Türeinheit, mit einem Türflügel, ferner mit einem mit dem Türflügel gekoppelten Bewegungsübertragungsglied, und mit einem auf das Bewegungsübertragungsglied arbeitenden Reibelement.
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Bei einer Feststellvorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus, wie sie in der WO 2009 / 007 400 A1 beschrieben wird, geht es insgesamt darum, den Bedienkomfort zu steigern und gleichzeitig eine sichere Arretierung des Türflügels zu erreichen. Zu diesem Zweck ist die bekannte Feststellvorrichtung neben einem ersten Reibelement mit einem weiteren zweiten Reibelement ausgerüstet. Das zweite Reibelement lässt sich relativ zum ersten Reibelement bewegen. Dadurch werden bestimmte Gleitreibungsbedingungen an einer Reibfläche erzeugt. Ferner ist ein fließfähiges Zusatzmedium vorgesehen, welches bei einer Relativbewegung der Reibelemente zwischen deren Reibflächen gebracht werden kann.
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Der Stand der Technik hat sich prinzipiell bewährt, ist allerdings vom konstruktiven Aufwand her gesehen aufwendig. Außerdem kann durch den Einsatz der beiden Reibelemente in Verbindung mit dem fließfähigen Zusatzmedium nicht immer sichergestellt werden, dass reproduzierbare Reibverhältnisse vorliegen und die Feststellvorrichtung definiert fixiert und gelöst wird. Dementsprechend ist der Komfort bei der Beaufschlagung des Türflügels verbesserungsbedürftig. Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Türeinheit so weiterzuentwickeln, dass bei konstruktiv einfachem Aufbau definierte Bedingungen und eine zuverlässige Funktionsweise erreicht werden.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Türeinheit im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement eines mittels des Türflügels gesteuerte Fliehkrafteinheit aufweist, welche nach Maßgabe der Bewegung des Türflügels das Bewegungsübertragungsglied mittelbar oder unmittelbar zumindest festsetzt oder freigibt.
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Im Rahmen der Erfindung verfügt das Reibelement also zunächst einmal über eine Fliehkrafteinheit als einen Bestandteil. Meistens und nach vorteilhafter Ausgestaltung ist der Fliehkrafteinheit ein Kupplungselement zugeordnet, so dass sich das Reibelement im Regelfall wenigstens aus der Fliehkrafteinheit und dem besagten Kupplungselement zusammensetzt. Die Fliehkrafteinheit wird mittels des Türflügels gesteuert, das heißt im Regelfall in Rotationen versetzt. Rotationen der Fliehkrafteinheit werden nun im Rahmen der Erfindung genutzt, das Bewegungsübertragungsglied wenigstens festzusetzen oder freizugeben. Das geschieht mittelbar oder unmittelbar.
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Die erstgenannte Alternative korrespondiert dazu, dass die Fliehkrafteinheit über zumindest ein zwischengeschaltetes Element das Bewegungsübertragungsglied beaufschlagt. Diese Beaufschlagung führt dazu, dass das Bewegungsübertragungsglied je nach Drehzahl der Fliehkrafteinheit festgesetzt oder freigegeben wird. Eine geringe Drehzahl oder ein Ruhezustand der Fliehkrafteinheit korrespondiert dazu, dass das Bewegungsübertragungsglied geöffnet wird.
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Sobald also der Türflügel in Ruhe verharrt, wird die Fliehkrafteinheit ebenfalls nicht (mehr) in Rotationen versetzt und sorgt dafür, dass das Bewegungsübertragungsglied geöffnet wird. Diese sämtlichen Funktionsstellungen lassen sich mittelbar über wenigstens ein zwischen der Fliehkrafteinheit und dem Bewegungsübertragungsglied zwischengeschaltetes Element oder auch unmittelbar realisieren, indem die Fliehkrafteinheit direkt das Bewegungsübertragungsglied im Sinne von Festsetzen oder Lösen beaufschlagt.
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Wie bereits erläutert, ist der Fliehkrafteinheit vorteilhaft ein Kupplungselement zugeordnet. Die Fliehkrafteinheit und das Kupplungselement bilden also die wesentlichen Bestandteile des Reibelementes. Dabei ist die Auslegung meistens so getroffen, dass das Kupplungselement zumindest bei in Ruhe befindlicher Fliehkrafteinheit öffnet und ab einer bestimmten und vorgegebenen Fliehkraft respektive einer damit verbundenen Rotationsgeschwindigkeit der Fliehkrafteinheit schließt. Zu diesem Zweck wird größtenteils so gearbeitet, dass das Kupplungselement mittels der von der Fliehkrafteinheit aufgebauten Fliehkraft in Richtung Schließen beaufschlagt wird. Das geschieht im Regelfall unter Überwindung einer Gegenkraft.
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Sobald also die Fliehkrafteinheit eine bestimmte Schwelle bei ihrer Rotationsgeschwindigkeit überschritten hat und daran anschließend eine bestimmte Schwelle der Fliehkraft überschritten wurde, reicht diese aufgebaute Fliehkraft aus, um das Bewegungsübertragungsglied von dem zuvor freigegebenen Zustand in den festgesetzten Zustand zu überführen. Die Schwelle der Fliehkraft wird dabei von einer Gegenkraft vorgegeben, welche das Kupplungselement in Richtung Öffnen beaufschlagt. Das heißt, ohne aufgebaute Fliehkraft oberhalb der besagten Schwelle verharrt das Kupplungselement und mit ihm das Bewegungsübertragungsglied in geöffneter Position.
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Diese geöffnete Position des Kupplungselementes korrespondiert dazu, dass der Türflügel bzw. das mit dem Türflügel gekoppelte Bewegungsübertragungsglied fixiert sind. Erreicht jedoch der Türflügel eine bestimmte (minimale) Öffnungsgeschwindigkeit und daran anschließend die Fliehkrafteinheit eine nennenswerte Rotation, so dass die dadurch aufgebaute Fliehkraft die beschriebene Schwelle überschreiten kann, sorgt die Fliehkraft dafür, dass das Kupplungselement geschlossen wird. Folgerichtig werden der Öffnungs- und Schließvorgang praktisch ausschließlich vom Türflügel und dessen Beaufschlagung gesteuert.
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Die von dem Kupplungselement aufgebaute Gegenkraft resultiert im Allgemeinen von einer Feder und/oder einem Gegengewicht. Dieses Gegengewicht muss beispielsweise von der Fliehkraft überwunden respektive angehoben werden, bevor das Bewegungsübertragungsglied in Eingriff gelangt bzw. das Kupplungselement geschlossen werden kann. Ähnliches gilt für den Fall, dass die Gegenkraft von einer Feder aufgebaut wird. In diesem Fall sorgt die Feder dafür, dass wenigstens zwei Kupplungsscheiben des Kupplungselementes auseinander gedrückt werden. Meistens ist eine Kupplungsscheibe mit dem Bewegungsübertragungsglied gekoppelt, wohingegen die andere gegenüberliegende Kupplungsscheibe an die Fliehkrafteinheit angeschlossen ist.
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Sobald der Türflügel bewegt wird, nimmt die an das Bewegungsübertragungsglied angeschlossene Kupplungsscheibe die mit der Fliehkrafteinheit verbundene Kupplungsscheibe mit und sorgt auf diese Weise dafür, dass die Fliehkrafteinheit zunehmend in Rotationen versetzt wird. Überschreiten die Rotationen einen vorgegebenen und zuvor bereits beschriebenen Schwellwert, so sorgt die dadurch aufgebaute Fliehkraft dafür, dass das Kupplungselement vollständig geschlossen wird und beispielsweise die mit der Fliehkrafteinheit verbundene Kupplungsscheibe an der mit dem Bewegungsübertragungsglied verbundenen Kupplungsscheibe unter Überwindung der Gegenkraft angedrückt wird.
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Die Fliehkrafteinheit ist vorteilhaft mit einem Stellglied ausgerüstet. Das Stellglied sorgt dafür, dass das Kupplungselement unter Überwindung der Gegenkraft beaufschlagt wird. Das Stellglied als solches ist im Regelfall zweiteilig ausgebildet. Tatsächlich setzt sich das Stellglied meistens aus einem Fliehkraftelement und einem Reaktionselement zusammen. Das Fliehkraftelement wechselwirkt im Allgemeinen mit einem Fliehkraftpendel. Sobald an der Fliehkrafteinheit Fliehkräfte angreifen bzw. die Fliehkrafteinheit in Rotationen versetzt wird, rotiert das Fliehkraftpendel und lenkt das Fliehkraftelement aus. Die Auslenkung des Fliehkraftelementes wird dann auf das Reaktionselement übertragen, welches für die zuvor bereits beschriebene Betätigung des Kupplungselementes sorgt.
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Das wird im Detail so bewerkstelligt, dass das Bewegungsübertragungsglied das Fliehkraftpendel beaufschlagt. Das Fliehkraftpendel arbeitet seinerseits auf das Fliehkraftelement. Je nach Auslenkung des Fliehkraftelementes sorgt dieses dafür, dass als Folge hiervon das Reaktionselement ebenfalls eine Beaufschlagung erfährt und am Ende dieser Kette das Reaktionselement auf das Kupplungselement im Sinne von Öffnen oder Schließen arbeitet. Zu diesem Zweck ist das Fliehkraftelement bzw. die Fliehkrafteinheit insgesamt im Allgemeinen axial verschiebbar gegenüber einer Antriebswelle ausgebildet. Tatsächlich setzt sich das Bewegungsübertragungsglied meistens aus einer Zahnstange und der besagten Antriebswelle zusammen. Die Zahnstange ist an eine Kraftfahrzeugkarosserie drehbar angeschlossen und taucht in den Türflügel ein. Sobald der Türflügel gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie verschwenkt wird, kämmt die Zahnstange mit der Antriebswelle und versetzt diese in Rotationen.
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Das Fliehkraftpendel als Bestandteil der Fliehkrafteinheit wird durch die Rotationen der Antriebswelle ausgelenkt. Dabei sorgt das Fliehkraftpendel je nach seiner Auslenkung dafür, dass das Fliehkraftelement eine korrespondierende Axialverschiebung gegenüber der Antriebswelle erfährt. Diese Axialverschiebung des Fliehkraftelementes sorgt meistens auch für eine Axialbeaufschlagung des Reaktionselementes und als Folge hiervon des Kupplungselementes.
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Die Axialverschiebung führt dazu, dass die mit der Fliehkrafteinheit gekoppelte Kupplungsscheibe des Kupplungselementes axial von der dem Bewegungsübertragungsglied zugeordneten Kupplungsscheibe abgehoben oder an diese angedrückt wird und dadurch die zuvor bereits beschriebenen Funktionsstellungen eingestellt werden können. Tatsächlich mag die Auslegung so getroffen sein, dass das Fliehkraftelement das Reaktionselement mechanisch und/oder elektromagnetisch beaufschlagt. Eine mechanische Beaufschlagung sieht vor, dass das Fliehkraftelement das Reaktionselement bei seiner Axialverschiebung praktisch „mitnimmt“. Die elektromagnetische Beaufschlagung ist so ausgelegt, dass bei einer Axialverstellung des Fliehkraftelementes das Fliehkraftelement und das Reaktionselement elektromagnetisch gekoppelt werden, wodurch das Reaktionselement ebenfalls eine durch das Fliehkraftelement verursachte Verstellung erfährt und mit ihm das Kupplungselement in der skizzierten Art und Weise.
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Das Reibelement kann ergänzend zu der Fliehkrafteinheit und dem Kupplungselement zusätzlich noch mit einem Bewegungsdämpfer ausgerüstet werden. Dieser Bewegungsdämpfer mag ausgangsseitig an die Fliehkrafteinheit angeschlossen sein. Dabei sorgt der Bewegungsdämpfer im Allgemeinen dafür, dass praktisch ungehinderte Bewegungen des Türflügels gedämpft werden. Zu diesem Zweck handelt es sich bei dem Bewegungsdämpfer vorteilhaft um einen Flüssigkeitsdämpfer, also einen solchen, der mit einem in einem Fluid rotierenden oder allgemein bewegten Verdrängungskörper ausgerüstet ist, so dass auf diese Weise eine ungehinderte Bewegung des Türflügels in vorgegebenen Grenzen gedämpft wird. Zu diesem Zweck ist der Bewegungsdämpfer meistens an die Fliehkrafteinheit angeschlossen.
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Im Ergebnis wird eine Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Türeinheit zur Verfügung gestellt, die konstruktiv besonders einfach aufgebaut ist und insbesondere auf Zusatzmaßnahmen wie mehrere Reibelemente, Fluide etc. verzichtet. Vielmehr wird praktisch einzig und allein die Bewegung des Türflügels für den Aufbau von Fliehkräften genutzt und dafür, ein mit der Fliehkrafteinheit wechselwirkendes Kupplungselement zu schließen und zu öffnen. Als Folge hiervon kommt der Türflügel frei oder wird festgesetzt. Hierdurch lässt sich die Bewegung des Türflügels steuern, welcher je nach Beaufschlagung freigegeben oder fixiert wird. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
- 1 eine Einbausituation der erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Türeinheit,
- 2 eine erste Variante einer realisierten Fliehkrafteinheit, teilweise im Schnitt und
- 3 eine weitere Variante der Fliehkrafteinheit.
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In der 1 ist eine Türeinheit dargestellt, die sich in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Türflügel 1 und einem mit dem Türflügel 1 gekoppelten Bewegungsübertragungsglied 3, 4 zusammensetzt. Der Türflügel 1 ist über einen Drehpunkt 2 schwenkbar an eine Kraftfahrzeugkarosserie 5 angeschlossen. Das deutet ein Doppelpfeil in Verbindung mit einem Schwenkwinkel α, welcher die Schwenkbewegungen des Türflügels 1 um den Drehpunkt 2 beschreibt und bildlich darstellt. Das Bewegungsübertragungsglied 3, 4 setzt sich aus einer Zahnstange 3 und einer Antriebswelle 4 zusammen.
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Auf das Bewegungsübertragungsglied 3, 4 arbeitet ein Reibelement 6, 7, welches sich im Ausführungsbeispiel aus einer Fliehkrafteinheit 6 und einem Kupplungselement 7 zusammensetzt. Das Kupplungselement 7 ist ausweislich des Ausführungsbeispiels nach 2 mit mehreren Kupplungsscheiben 7a, 7b ausgerüstet. Dabei sind die Kupplungsscheiben 7a an das Bewegungsübertragungsglied 3, 4, im Einzelfall an die Antriebswelle 4 angeschlossen. Die zwischen den Kupplungsscheiben 7a befindlichen weiteren Kupplungsscheiben 7b des Kupplungselementes 7 sind dagegen mit der Fliehkrafteinheit 6 bzw. einer Abtriebswelle 8 als Bestandteil der Fliehkrafteinheit 6 gekoppelt.
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Tatsächlich setzt sich die Fliehkrafteinheit 6 aus der Abtriebswelle 8, einem Stellglied 9, 10 und schließlich einem Fliehkraftpendel 11 zusammen. Das Stellglied 9, 10 ist zweiteilig mit einem Fliehkraftelement 9 und einem Reaktionselement 10 ausgebildet. Das Fliehkraftelement 9 wechselwirkt mit dem Fliehkraftpendel 11. Eine Rotation der Abtriebswelle 8 und folglich des Fliehkraftpendels 11 führt dazu, dass das Fliehkraftelement 9 in den Ausführungsbeispielen nach den 2 und 3 „ausgelenkt“ wird, wie beim Übergang von der durchgezogenen zur strichpunktierten Stellung deutlich wird. Das heißt, das Fliehkraftelement 9 ist axial verschiebbar ausgebildet, und zwar meistens gegenüber der Abtriebswelle 8 und folglich auch der Antriebswelle 4. Denn beide Wellen 4, 8 sind in axial gleicher Richtung zueinander angeordnet.
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Je nach Auslenkung des Fliehkraftpendels 11 resultiert hieraus eine korrespondierende Axialverschiebung des Fliehkraftelementes 9 in der Axialrichtung A. Diese Axialverschiebung des Fliehkraftelementes 9 führt dazu, dass das mit dem Fliehkraftelement 9 wechselwirkende Reaktionselement 10 mehr oder minder beaufschlagt wird. Tatsächlich erfährt das Reaktionselement 10 im Rahmen der Variante nach der 2 ebenfalls eine Axialverschiebung in der Richtung A.
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Da in diesem Fall das Reaktionselement 10 an die Abtriebswelle 8 angeschlossen ist, sorgt die Axialverschiebung des Reaktionselementes 10 dafür, dass die mit der Abtriebswelle 8 gekoppelten Kupplungsscheiben 7b von den Kupplungsscheiben 7a abgehoben oder angedrückt werden. Als Folge hiervon ist das Kupplungselement 7 geöffnet oder geschlossen. Das geschieht beim Öffnen gegen die Kraft einer lediglich angedeuteten Feder 12, die insofern eine Gegenkraft aufbaut.
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Bei der Variante nach 3 sorgt eine Axialverschiebung des Fliehkraftelementes 9 dafür, dass der an dieser Stelle vorgesehene Magnet bzw. Permanentmagnet 9 axial verschoben wird und zunehmend in einen sogenannten Hysteresering bzw. einen ebenfalls ringförmigen Magneten als Reaktionselement 10 eintaucht. Durch die Axialverschiebung des Fliehkraftelementes 9 wird der Ringmagnet bzw. das Reaktionselement 10 elektromagnetisch beaufschlagt und gleichsam mitgenommen, und zwar diesmal radial und nicht axial wie bei der Variante nach 2. Demgegenüber erfolgt bei der Variante nach 2 eine mechanisch Beaufschlagung des dortigen Reaktionselementes 10 mit Hilfe des Fliehkraftelementes 9.
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Tatsächlich handelt es sich bei dem Fliehkraftelement 9 nach der Variante gemäß 2 um einen Kegel bzw. Konus 9, welcher mit einem entsprechend gestalteten Gegenkonus bzw. Reaktionselement 10 in der Weise wechselwirkt, dass beide Konen 9, 10 die beschriebene Axialverschiebung in der Richtung A erfahren. Daraus resultiert bei der Variante nach 2, dass die mit der Abtriebswelle 8 verbundenen Kupplungsscheiben 7b von den Kupplungsscheiben 7a des Kupplungselementes 7 abgehoben, bzw. an diese angedrückt werden und folglich das Kupplungselement 7 geschlossen oder geöffnet wird .
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Bei der Variante nach 3 wird der Ringmagnet bzw. das Reaktionselement 10 durch den aufgrund der Fliehkräfte in den Ringmagnet 10 eintauchenden Permanentmagneten 9 radial mitgenommen. In diesem Fall führt das Stellglied 9, 10 insgesamt eine Rotationsbewegung im Anschluss hieran aus, die dem Fliehkraftpendel 11 folgt. Die durch die aufgebaute Fliehkraft erzeugte Rotation des Stellgliedes 9, 10 führt dazu, dass eine an das dortige Reaktionselement 10 angeschlossene Feder respektive Schlingfeder 7 als Kupplungselement 7 die Abtriebswelle 8 selber bzw. die Antriebswelle 4 des Bewegungsübertragungsgliedes 3, 4 umschließt. Je nach dem, ob das Reaktionselement 10 rotativ ausgelenkt wird, legt sich die Feder bzw. Schlingfeder 7 mit mehr oder minder einem Bewegungsspiel um oder an die besagte Welle 4, 8 an.
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Wird das Reaktionselement bzw. der Ringmagnet 10 nicht in Rotationen versetzt, so erfährt die fragliche Feder 7 bzw. das Kupplungselement im Rahmen der Variante nach 3 keine Beaufschlagung. Die von dem Kupplungselement 7 umschlossene Welle 4, 8 ist frei. Als Folge hiervon erfährt auch das Bewegungsübertragungsglied 3, 4 und mit ihm der Türflügel 1 eine Bewegungsfreiheit. Kommt jedoch der Ringmagnet 10 durch die angreifenden Fliehkräfte in Rotation, so sorgt diese Rotation dafür, dass der Querschnitt der Feder 7 verkleinert wird. Als Folge hiervon weist die Feder 7 ein abnehmendes Spiel gegenüber der umschlossenen Welle 4, 8 auf, wie die vergrößerte Schnittdarstellung in 3 zeigt, bis sie zum Stillstand kommt. Das gilt dann für das Bewegungsübertragungsglied 3, 4 bzw. dessen Antriebswelle 4 im Ganzen, so dass demzufolge auch der Türflügel zum Stillstand kommt.
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In der 3 im oberen Teil ist dann noch eine Variante dargestellt, bei welcher das Reibelement 6, 7 ergänzend zu der Fliehkrafteinheit 6 und dem Kupplungselement 7 mit einem Bewegungsdämpfer 13 ausgerüstet ist. Bei diesem Bewegungsdämpfer 13 mag es sich um einen Flüssigkeitsdämpfer handeln. Der Bewegungsdämpfer 13 ist endseitig an die Fliehkrafteinheit 6 angeschlossen. Sobald die Fliehkrafteinheit 6 im Rahmen der Variante nach 3 rotiert, werden diese Rotationen mit Hilfe des Bewegungsdämpfers 13 gedämpft. Das heißt, sobald die Fliehkrafteinheit 6 rotiert, werden diese Rotationen mit Hilfe des Bewegungsdämpfers 13 gedämpft.
