DE102014106110A1

DE102014106110A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014106110A1
Application number: DE102014106110.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ABUS August Bremicker Soehne KG
Current assignee: ABUS August Bremicker Soehne KG
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-05-01
Also published as: AU2015202243B2; EP2940232B1; AU2015202243A1; DE102014106110B4; EP2940232A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für einen Türentriegelungsmechanismus, mit einem drehbaren Antriebselement; einem drehbaren Abtriebselement; einem Koppelelement, das an dem Antriebselement zwischen einer Entkoppelposition und einer Koppelposition versetzbar gelagert ist, wobei das Koppelelement in der Entkoppelposition das Antriebselement von dem Abtriebselement entkoppelt und in der Koppelposition das Antriebselement mit dem Abtriebselement drehwirksam koppelt; wenigstens einem Sperrelement, das zwischen einer Freigabeposition und einer Sperrposition versetzbar ist; und einer elektrisch ansteuerbaren Stelleinrichtung zum Versetzen des Sperrelements. Zwischen dem Sperrelement und dem Koppelelement ist ein bewegliches Führungselement vorgesehen, das in Richtung einer Einkuppelposition vorgespannt ist und eine Führungsbahn für das Koppelelement aufweist. Das Sperrelement gibt in der Freigabeposition das Führungselement für ein Ausweichen in eine Ausweichposition frei und sperrt in der Sperrposition das Führungselement in der Einkuppelposition.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung für einen Türentriegelungsmechanismus, mit einem drehbaren Antriebselement; einem drehbaren Abtriebselement; einem Koppelelement, das an dem Antriebselement zwischen einer Entkoppelposition und einer Koppelposition versetzbar gelagert ist, wobei das Koppelelement in der Entkoppelposition das Antriebselement von dem Abtriebselement entkoppelt und in der Koppelposition das Antriebselement mit dem Abtriebselement drehwirksam koppelt; wenigstens einem Sperrelement, das zwischen einer Freigabeposition und einer Sperrposition versetzbar ist; und einer elektrisch ansteuerbaren Stelleinrichtung zum (direkten oder indirekten) Versetzen des Sperrelements.
Eine derartige Kupplungsvorrichtung dient dazu, eine Türbetätigungseinrichtung, beispielsweise einen Türdrücker oder einen Türknauf, wahlweise mit einem Türentriegelungsmechanismus zu koppeln, um diesen von der Türaußenseite her betätigen zu können. Diese Kopplung kann beispielsweise erfolgen, nachdem ein zutrittsberechtigter Benutzer authentifiziert worden ist. Zum Beispiel kann eine der Kupplungsvorrichtung zugeordnete Steuereinrichtung einen drahtlos übermittelten oder über eine Tastatur eingegebenen Code überprüfen und im Falle eines positiven Prüfungsergebnisses die Kupplungsvorrichtung entsprechend ansteuern.
Um die erwünschte Kopplung herbeizuführen, wird letztlich ein Koppelelement aus einer Entkoppelposition in eine Koppelposition versetzt. In der Entkoppelposition ist ein Antriebselement der Kupplungsvorrichtung relativ zu einem Abtriebselement frei drehbeweglich. In der Koppelposition bewirkt das Koppelement eine drehwirksame Kopplung des Antriebselements mit dem Abtriebselement. Um das Koppelement in die Koppelposition zu versetzen und/oder in der Koppelposition zu halten, ist es bekannt, ein Sperrelement mittels einer elektrisch ansteuerbaren Stelleinrichtung aus einer Freigabeposition in eine Sperrposition zu versetzen.
Aus der DE 696 30 795 T2 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, bei der mittels eines Elektromotors ein Koppelstift in die Trennebene zwischen einem drehbaren Antriebselement und einem drehbaren Abtriebselement verfahren wird, so dass das Abtriebselement gemeinsam mit dem Koppelstift einer Drehbewegung des Antriebselements folgt.
Aus der EP 1 576 246 B1 ist eine ähnliche Kupplungsvorrichtung bekannt, bei der zum Einkuppeln ein Koppelstift versetzt wird und im Falle der Drehbewegung eines Antriebselements im eingekuppelten Zustand der Koppelstift von den zugeordneten Vortriebsmitteln weg bewegt wird.
Aus der DE 103 20 873 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, bei der im Falle einer Drehbewegung eines Antriebselements im ausgekuppelten Zustand ein Koppelelement in axialer Richtung ausweicht, wobei im eingekuppelten Zustand ein Sperrelement das Koppelelement gegen die axiale Ausweichbewegung blockiert, so dass das mit einem Abtriebselement drehfest verbundene Koppelelement der Drehbewegung des Antriebselements folgt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kupplungsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die ein schnelles Umschalten in einen Einkuppelzustand ermöglicht sowie einen hohen Manipulationsschutz und einen geringen Energieverbrauch aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Kupplungsvorrichtung ein zwischen dem Sperrelement und dem Koppelelement vorgesehenes bewegliches Führungselement umfasst, das in Richtung einer Einkuppelposition vorgespannt ist und eine Führungsbahn für das Koppelelement aufweist, wobei das Sperrelement in der Freigabeposition das Führungselement für ein Ausweichen in eine Ausweichposition freigibt und in der Sperrposition das Führungselement in der Einkuppelposition sperrt.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung ist zwischen dem Sperrelement und dem Koppelelement ein Führungselement angeordnet, das eine Führungsbahn aufweist, um das Koppelelement zu führen und die Position des Koppelelements (Entkoppelposition oder Koppelposition) festzulegen. Das Führungselement ist in Richtung einer Einkuppelposition vorgespannt; es kann jedoch in eine Ausweichposition zurückweichen. In diesem ausgekuppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung dreht sich das Koppelelement zwar gemeinsam mit dem Antriebselement; das Koppelelement befindet sich jedoch außer Eingriff mit dem Abtriebselement, da das Führungselement bei Beaufschlagung durch das Koppelelement zurückweicht und das Koppelelement deshalb nicht in Eingriff mit dem Abtriebselement gebracht wird.
Wenn hingegen das Sperrelement sich in der Sperrposition befindet und hierdurch das Führungselement gegen ein Zurückweichen in die Ausweichposition sperrt, so bewegt sich im Falle einer Drehbewegung des Antriebselements das Koppelelement zwangsläufig entlang der Führungsbahn des gesperrten Führungselements und wird hierdurch in Eingriff mit dem Abtriebselement gebracht, um eine erwünschte Kopplung des Abtriebselements mit dem Antriebselement herbeizuführen. Dieser Einkuppelzustand der Kupplungsvorrichtung wird beispielsweise temporär eingestellt, wenn eine zugeordnete Steuereinrichtung eine Authentifizierung erfolgreich durchgeführt hat und die Stelleinrichtung dazu ansteuert, das Sperrelement für eine bevorstehende Drehbetätigung des Antriebselements kurzzeitig in die Sperrposition zu versetzen.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung dient das Sperrelement somit nicht zum Blockieren des gemeinsam mit dem Antriebselement rotierenden Koppelelements. Sondern das Koppelelement wirkt mit einem beweglichen Führungselement zusammen. Dieses Führungselement wird mittels des Sperrelements wahlweise in der Einkuppelposition gesperrt.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung besteht darin, dass das Versetzen des Koppelelements in die Koppelposition indirekt bewirkt wird, nämlich infolge einer Drehbetätigung des Antriebselements durch den befugten Benutzer. Somit ist zum Versetzen des Koppelelements keine elektrische Energie für die Stelleinrichtung erforderlich.
Das Koppelelement kann beispielsweise mittels einer Vorspanneinrichtung in Richtung der Führungsbahn des Führungselements vorgespannt sein, oder es kann durch Zwangsführung (insbesondere Kulissenführung) mit der Führungsbahn des Führungselements zusammenwirken. Somit wird zuverlässig verhindert, dass die Position des Koppelelements unbefugt von außen beeinflusst wird, beispielsweise durch Stöße oder das Anlegen von Magnetfeldern. Hierdurch ergibt sich also eine hohe Manipulationssicherheit.
Das Führungselement kann stabil und entsprechend massiv ausgeführt sein, um das Koppelelement entlang eines weiten Drehwinkelbereichs des Antriebselements abzustützen. Gleichwohl muss die Stelleinrichtung das Sperrelement lediglich entlang eines kurzen Verfahrweges versetzen, und das Sperrelement kann eine vergleichsweise geringe Masse besitzen, um in seiner Sperrposition die Bewegungsbahn des Führungselements zu versperren. Somit ist durch das relativ geringfügige Versetzen des leichten Sperrelements ein schnelles Umschalten der Kupplungsvorrichtung in einen Einkuppelzustand möglich, sobald eine zugeordnete Steuereinrichtung aufgrund einer erfolgreichen Authentifizierung die Stelleinrichtung entsprechend ansteuert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung besteht darin, dass durch das zwischen dem Sperrelement und dem Koppelelement angeordnete Führungselement unterschiedliche Bewegungsrichtungen der beweglich gelagerten Komponenten der Kupplungsvorrichtung realisiert werden können. Diese unterschiedlichen Bewegungsrichtungen können zumindest teilweise quer (vorzugsweise senkrecht) zueinander verlaufen. Hierdurch wird zum einen die Manipulationssicherheit noch weiter erhöht, da ein von außen in einer bestimmten Richtung auf die Kupplungsvorrichtung gegebener Stoß lediglich eine der Komponenten manipulativ versetzen kann, welche die erläuterte Wirkkette aus Sperrelement, Führungselement und Koppelelement bilden. Zum anderen wird durch das Zwischenschalten des Führungselements verhindert, dass Antriebskräfte von dem drehbaren Antriebselement oder dem hiervon mitgeführten Koppelelement über das Sperrelement auf die Stelleinrichtung übertragen werden. Somit ist eine einfache Lagerung (z.B. lineare Lagerung) des Führungselements und des Sperrelements möglich, und die Stelleinrichtung muss lediglich darauf ausgelegt sein, das Sperrelement zu versetzen, welches, wie erläutert, vergleichsweise leicht ausgeführt sein kann.
Auch das drehbare Abtriebselement der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung muss im entkoppelten Zustand keine Kräfte von dem Koppelelement abstützen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Koppelelement mittels einer ersten Vorspanneinrichtung in Richtung der Entkoppelposition vorgespannt, wobei das Führungselement mittels einer zweiten Vorspanneinrichtung in Richtung der Einkuppelposition vorgespannt ist, wobei die Vorspannwirkung der ersten Vorspanneinrichtung größer ist als die Vorspannwirkung der zweiten Vorspanneinrichtung. Durch die erste Vorspanneinrichtung wird bewirkt, dass das Koppelelement stets die Führungsbahn des Führungselements beaufschlagt. Durch die zweite Vorspanneinrichtung wird bewirkt, dass das Führungselement grundsätzlich die Einkuppelposition einnimmt. Da die Vorspannwirkung der ersten Vorspanneinrichtung größer ist als die Vorspannwirkung der zweiten Vorspanneinrichtung, kann das Führungselement durch entsprechendes Zusammenwirken zwischen dem Koppelelement und der Führungsbahn des Führungselements in die Ausweichposition ausgelenkt werden, sofern sich das Sperrelement in der Freigabeposition befindet.
Alternativ zu der Verwendung zweier derartiger Vorspanneinrichtungen kann eine einzige Vorspanneinrichtung vorgesehen sein (seitens des Koppelelements oder des Führungselements), wobei das Koppelelement mit der Führungsbahn, wie bereits erläutert, über eine Zwangsführung zusammenwirken kann (z.B. Kulissenführung mit Eingriff eines Führungszapfens in eine Führungsnut).
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Koppelelement an dem drehbaren Antriebselement linear (d.h. geradlinig) versetzbar gelagert, insbesondere ausschließlich linear versetzbar. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Lagerung des Koppelelements. Insbesondere kann das Koppelelement bezüglich der Drehachse des Antriebselements in radialer Richtung versetzbar gelagert sein.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Koppelelement in eine umfängliche Koppelöffnung des Abtriebselements eingreift, wenn sich das Koppelelement in der Koppelposition befindet. Hierdurch werden eine einfache Formgebung des Koppelelements und ein zuverlässiger formschlüssiger Eingriff in das Abtriebselement der Kupplungsvorrichtung erreicht. Das Koppelelement umfasst vorzugsweise einen Koppelstift.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wirkt in einem ersten Drehwinkelbereich des Antriebselements das Führungselement über die Führungsbahn mit dem Koppelelement derart zusammen, dass das Führungselement von dem in der Entkoppelposition befindlichen Koppelelement in die Ausweichposition gedrängt wird, falls das Sperrelement die Freigabeposition einnimmt, und dass das Führungselement das Koppelelement in die Koppelposition versetzt, falls das Sperrelement das Führungselement in der Einkuppelposition sperrt. Somit sind die Führungsbahn des Führungselements und das Koppelelement darauf abgestimmt, dass im ausgekuppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung das Führungselement in seine Ausweichposition bewegt wird, wenn das Antriebselement drehbetätigt wird und das gemeinsam mit dem Antriebselement rotierende Koppelelement sich entlang der Führungsbahn des Führungselements bewegt. Im eingekuppelten Zustand hingegen, also wenn das Sperrelement das Führungselement in der Einkuppelposition blockiert, wird das rotierende Koppelelement von der Führungsbahn des Führungselements in die Koppelposition versetzt, in der das Koppelelement das Antriebselement mit dem Abtriebselement der Kupplungsvorrichtung koppelt. Ein derartiger Wirkzusammenhang zwischen dem Koppelelement und der Führungsbahn des Führungselements kann insbesondere in einem begrenzten Drehwinkelbereich des Antriebselements ausgehend von einer Ruhestellung vorgesehen sein.
Um einen derartigen Wirkzusammenhang herzustellen, ist die Führungsbahn des Führungselements vorzugsweise als eine Steuerrampe ausgebildet, die bezüglich einer (gedachten) Kreisbahn um die Drehachse des Antriebselements geneigt ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in einem zweiten Drehwinkelbereich des Antriebselements, der sich insbesondere an den genannten ersten Drehwinkelbereich unmittelbar anschließen kann, das Führungselement über die Führungsbahn mit dem Koppelelement derart zusammenwirkt, dass das Führungselement von dem in der Entkoppelposition befindlichen Koppelelement in der Ausweichposition gehalten wird, falls das Sperrelement weiterhin die Freigabeposition einnimmt, und dass das Führungselement das Koppelelement in der Koppelposition hält, falls das Sperrelement das Führungselement weiterhin in der Einkuppelposition sperrt. Hierdurch kann im eingekuppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung auch bei weitergehender Drehbetätigung des Antriebselements das Koppelelement von der Führungsbahn des Führungselements in der Koppelposition gehalten werden. Im ausgekuppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung hingegen bleibt das Führungselement auch bei weitergehender Drehbetätigung des Antriebselements ausgelenkt.
Ein derartiger Wirkzusammenhang zwischen der Führungsbahn des Führungselements und dem Koppelelement kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass die Führungsbahn als eine Kreisbahn gebildet ist, deren Mittelpunkt auf der Drehachse des Antriebselements liegt.
Das Führungselement ist vorzugsweise linear beweglich gelagert, beispielsweise an einem Gehäuse der Kupplungsvorrichtung. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Lagerung des Führungselements. Insbesondere kann das Führungselement bezüglich der Drehachse des Antriebselements in radialer Richtung linear versetzbar gelagert sein. Alternativ hierzu kann das Führungselement bezüglich der Drehachse des Antriebselements jedoch auch in axialer Richtung linear versetzbar gelagert sein, d.h. das erläuterte Ausweichen des Führungselements erfolgt in diesem Falle entlang der Drehachse des Antriebselements.
Was das Sperrelement betrifft, so kann dieses dazu angepasst sein, in seiner Sperrposition eine Bewegungsbahn des Führungselements zu versperren, um hierdurch das Führungselement in der Einkuppelposition zu sperren.
Vorzugsweise ist das Sperrelement entlang einer Richtung versetzbar, die quer (insbesondere senkrecht) zu der Bewegungsrichtung des Führungselements verläuft. Hierdurch wird, wie erläutert, ein verbesserter Manipulationsschutz erreicht.
Die elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung kann das Sperrelement (oder die mehreren Sperrelemente) direkt versetzen, insbesondere indem die elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung unmittelbar an dem jeweiligen Sperrelement angreift.
Alternativ hierzu kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform das Sperrelement entlang einer Versatzrichtung zwischen der Freigabeposition und der Sperrposition versetzbar sein, wobei die elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung ein Blockierelement entlang einer Stellrichtung verstellt, die von der Versatzrichtung verschieden ist, und wobei das Blockierelement und das Sperrelement über Stützabschnitte und Führungsschrägen zusammenwirken, um eine (im Sinne eines Einkuppelns gerichtete) Stellbewegung des Blockierelements zwar in eine (im Sinne eines Versperrens des Führungselements gerichtete) Sperrbewegung des Sperrelements umzuwandeln. Jedoch wirken bei dieser Ausführungsform das Blockierelement und das Sperrelement über die Stützabschnitte und Führungsschrägen bevorzugt auch derart zusammen, dass eine (im Sinne eines Freigebens des Führungselements gerichtete) Rückweichbewegung des Sperrelements nicht in eine (im Sinne eines Auskuppelns gerichtete) Rückweichbewegung des Blockierelements umgewandelt wird. Hierfür können die Stützabschnitte des Blockierelements und des Sperrelements parallel zueinander und orthogonal zu der Bewegungsrichtung entweder des Blockierelements oder des Sperrelements ausgerichtet sein, während die Führungsschrägen des Blockierelements und des Sperrelements jeweils schräg zu der Bewegungsrichtung des Blockierelements bzw. des Sperrelements ausgerichtet sein können.
Durch ein derartiges indirektes Versetzen des Sperrelements mittels der Stelleinrichtung ist entlang der Wirkkette zwischen der Stelleinrichtung und dem Koppelelement somit ein weiterer Richtungswechsel realisiert, wodurch die Manipulationssicherheit noch weiter erhöht ist. Ferner können hierdurch mehrere Sperrelemente gleichzeitig versetzt werden (insbesondere in verschiedene Versatzrichtungen), nämlich indem das Blockierelement an mehreren Sperrelementen angreift. Außerdem kann die Übertragung von Betätigungskräften und/oder Vorspannkräften aus der Richtung des Antriebselements oder des Führungselements auf die Stelleinrichtung verhindert werden.
Bei der vorgenannten Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn das Blockierelement federvorgespannt längenvariabel ist, um im Falle einer Blockade des Sperrelements in seiner Freigabeposition eine Stellbewegung der Stelleinrichtung aufnehmen und als Verstellkraft speichern zu können. Beispielsweise kann das Blockierelement einen der Stelleinrichtung zugeordneten ersten Abschnitt und einen dem Sperrelement zugeordneten zweiten Abschnitt aufweisen, die entlang der genannten Stellrichtung relativ zueinander beweglich sind und mittels einer Vorspanneinrichtung, die als Kraftspeicher dient, in entgegengesetzte Richtungen vorgespannt sind. Falls das Sperrelement in seiner Freigabeposition blockiert ist, beispielsweise weil das Führungselement sich in seiner Ausweichposition befindet, während die Stelleinrichtung für ein Einkuppeln angesteuert wird, so kann das derartig ausgebildete Blockierelement temporär komprimiert werden und schließlich durch die gespeicherte Verstellkraft das Sperrelement in die Sperrposition versetzen, sobald die Blockade des Sperrelements aufgehoben ist (d.h. sobald das Führungselement sich wieder in der Einkuppelposition befindet). Somit wird also eine Fehlbedienung vermieden.
Vorzugsweise ist das Sperrelement in Richtung seiner Freigabeposition vorgespannt. In diesem Fall wird das Sperrelement also entgegen seiner Vorspannung mittels der Stelleinrichtung in die Sperrposition versetzt, wobei die Vorspannwirkung jedoch eine Rückbewegung des Sperrelements in seine Freigabeposition unterstützt. Durch eine derartige Vorspannung des Sperrelements (insbesondere eines Paares gegenläufig vorgespannter Sperrelemente) kann optional eine Selbsthaltung des vorgenannten Blockierelements in einer Endstellung bewirkt werden. Insbesondere kann durch die Vorspannung des jeweiligen Sperrelements ein reibschlüssiges Halten des Blockierelements in einer Endstellung bewirkt werden, welche der Sperrposition des jeweiligen Sperrelements entspricht. Beispielsweise kann das Blockierelement durch einen Klemmsitz zwischen zwei Sperrelementen gehalten werden, die aufeinander zu vorgespannt sind. Alternativ oder zusätzlich kann durch eine derartige Vorspannung des Sperrelements (oder eines Paares gegenläufig vorgespannter Sperrelemente) verhindert werden, dass das vorgenannte Blockierelement sich nicht unbeabsichtigt in die Bewegungsbahn des jeweiligen Sperrelements begibt (beispielsweise durch Schwerkraft, Erschütterung oder andere äußere Einflüsse).
Was die elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung betrifft, so umfasst diese vorzugsweise einen Elektromotor mit einer Gewindespindel. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise und in kompakter Bauform ein Linearantrieb mit hoher Untersetzung realisieren. Allerdings eignet sich grundsätzlich jede andere Art von Getriebemotor. Alternativ zu einem Elektromotor kann die Stelleinrichtung beispielsweise einen Elektromagneten umfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine Kupplungsvorrichtung in einem ausgekuppelten Zustand in einer Querschnittsdarstellung, wobei ein Antriebselement eine Mittelstellung einnimmt.
2 zeigt die Kupplungsvorrichtung in dem ausgekuppelten Zustand, wobei das Antriebselement gegenüber der Mittelstellung verdreht ist.
3 zeigt die Kupplungsvorrichtung in einem Einkuppelzustand, wobei das Antriebselement wiederum die Mittelstellung einnimmt.
4 zeigt die Kupplungsvorrichtung in einem eingekuppelten Zustand, wobei das Antriebselement gegenüber der Mittelstellung verdreht ist.
5 zeigt Teile der Kupplungsvorrichtung in einer Längsschnittdarstellung.
Die in den 1 bis 5 gezeigte Kupplungsvorrichtung dient dazu, infolge einer geeigneten Authentifizierung ein Antriebselement 11, welches beispielsweise über einen Türdrücker oder Türknauf (nicht gezeigt) und einen Vierkantstift 13 von einem Benutzer verdreht wird, wahlweise mit einem Abtriebselement 15 zu koppeln, welches beispielsweise über einen weiteren Vierkantstift 17 mit einem Türentriegelungsmechanismus (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Antriebselement 11 und das Abtriebselement 15 sind unabhängig voneinander um eine gemeinsame Drehachse A drehbar.
An dem Antriebselement 11 ist ein Koppelstift 21 linear versetzbar gelagert. Der Koppelstift 21 ist zwischen einer Entkoppelposition (1 bis 3) und einer Koppelposition (4) versetzbar, wobei der Koppelstift 21 in der Koppelposition in eine am Außenumfang des Abtriebselements 15 vorgesehene Koppelöffnung 23 eingreift. Der Koppelstift 21 ist mittels einer an dem Antriebselement 11 festgelegten Vorspanneinrichtung 25 (z.B. Druckfeder) in Richtung der Entkoppelposition gemäß 1 bis 3 vorgespannt.
Das Antriebselement 11 und das Abtriebselement 15 sind in einem Gehäuse 27 der Kupplungsvorrichtung aufgenommen.
Die gezeigte Kupplungsvorrichtung umfasst ferner ein Führungselement 31, welches in dem Gehäuse 27 entlang einer Bewegungsrichtung B linear beweglich gelagert ist, und zwar bezüglich der Drehachse A in radialer Richtung. Das Führungselement 31 ist mittels einer weiteren Vorspanneinrichtung 33 (z.B. weitere Druckfeder) in Richtung einer Einkuppelposition (1, 3 und 4) vorgespannt. Das Führungselement 31 kann jedoch in Richtung einer Ausweichposition (2) zurückgedrängt werden. Das Führungselement 31 besitzt eine Führungsbahn 35 zum Führen des Koppelstifts 21. Die Führungsbahn 35 umfasst einen mittigen Rampenabschnitt 37, welcher bezüglich einer Kreisbahn um die Drehachse A im Wesentlichen V-förmig geneigt ist, sowie zwei sich beiderseits des Rampenabschnitts 37 anschließende Kreisbahnabschnitte 39, welche bezüglich der Drehachse A als Kreisbahnen ausgeführt sind (d.h. der Mittelpunkt liegt auf der Drehachse A). Das Führungselement 31 weist ferner zwei Schenkel 41 auf, welche von den beiden Enden der Führungsbahn 35 abkragen und jeweils eine Verriegelungsausnehmung 43 besitzen.
Die gezeigte Kupplungsvorrichtung umfasst ferner zwei Sperrelemente 51, welche an dem Gehäuse 27 entlang einer Versatzrichtung C linear versetzbar gelagert sind und zwischen einer jeweiligen Freigabeposition (1 und 2) und einer jeweiligen Sperrposition (3 und 4) versetzt werden können. Die Sperrelemente 51 sind mittels einer jeweiligen Vorspanneinrichtung 53 (z.B. weitere Druckfeder) gegenläufig in Richtung der jeweiligen Freigabeposition vorgespannt. In der Freigabeposition (1 und 2) gibt das jeweilige Sperrelement 51 das Führungselement 31 für ein Ausweichen in die Ausweichposition (2) frei. In der Sperrposition (3 und 4) sperrt das jeweilige Sperrelement 51 das Führungselement 31 in der Einkuppelposition, indem das jeweilige Sperrelement 51 in die zugeordnete Verriegelungsausnehmung 43 des Führungselements 31 eingreift.
Den beiden Sperrelementen 51 ist ein gemeinsames Blockierelement 61 zugeordnet, welches an dem Gehäuse 27 entlang einer Stellrichtung D linear beweglich gelagert ist. Das Blockierelement 61 und die beiden Sperrelemente 51 wirken über plane Stützflächen und schräge Führungsflächen, die jeweils sowohl an den Längsseiten des Blockierelements 61 als auch an der Rückseite der Sperrelemente 51 vorgesehen sind, derart zusammen, dass eine Stellbewegung des Blockierelements 61 entlang der Stellrichtung D zwar durch Umlenkung in eine Sperrbewegung der Sperrelemente 51 entlang der Versatzrichtung C umgewandelt wird, d.h. aufgrund der beiderseitigen schrägen Führungsflächen werden im Falle einer Aufwärtsbewegung des Blockierelements 61 (bezogen auf die Darstellung in den 1 bis 4) die beiden Sperrelemente 51 entgegen ihrer jeweiligen Vorspannung nach außen in Richtung der jeweiligen Verriegelungsausnehmung 43 des Führungselements 31 gedrängt. Hingegen führt eine jeweilige Rückweichbewegung der Sperrelemente 51 (z.B. aufgrund der Beaufschlagung durch die jeweilige Vorspanneinrichtung 53) nicht in eine Rückweichbewegung des Blockierelements 61, da die planen Stützflächen an der Rückseite der Sperrelemente 51 an den seitlichen Stützflächen des Blockierelements 61 anliegen und somit keine Umlenkwirkung auf das Blockierelement 61 ausgeübt wird (3 und 4).
Die gezeigte Kupplungsvorrichtung umfasst schließlich auch eine elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtung 71 zum indirekten Versetzen der Sperrelemente 51, nämlich indem das Blockierelement 61 verstellt wird und in der erläuterten Weise durch Umlenkung die beiden Sperrelemente 51 nach außen versetzt. Die Stelleinrichtung 71 umfasst zu diesem Zweck bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Elektromotor 73 mit einer Gewindespindel 75, welche über ein Gewinde mit dem drehfest gehaltenen Blockierelement 61 zusammenwirkt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der gezeigten Kupplungsvorrichtung erläutert.
Im ausgekuppelten Zustand der Kupplungsvorrichtung befindet sich das Führungselement 31 aufgrund der Beaufschlagung durch die zugeordnete Vorspanneinrichtung 33 zwar in der Einkuppelposition, wenn das Antriebselement 11 – wie in 1 gezeigt – eine Mittelstellung einnimmt, in der der Koppelstift 21 in den Rampenabschnitt 37 der Führungsbahn 35 eingreift.
Falls jedoch in dem ausgekuppelten Zustand, also wenn die Sperrelemente 51 aus den Verriegelungsausnehmungen 43 des Führungselements 31 zurückgezogen sind, das Antriebselement 11 verdreht wird, so drängt der entlang der Führungsbahn 35 entlang gleitende Koppelstift 21 des Antriebselements 11 das Führungselement 31 zurück in die in 2 gezeigte Ausweichposition, wobei der Koppelstift 21 seine Lage an dem Antriebselement 11 (Entkoppelposition) beibehält. Die Vorspannwirkung der dem Koppelstift 21 zugeordneten Vorspanneinrichtung 25 ist nämlich größer gewählt als die Vorspannwirkung der dem Führungselement 31 zugeordneten Vorspanneinrichtung 33. Dementsprechend wird die Drehbewegung des Antriebselements 11 nicht auf das Abtriebselement 15 übertragen.
Während der erläuterten Verdrehung des Antriebselements 11 (Übergang von der Mittelstellung gemäß 1 in die verdrehte Stellung gemäß 2) gleitet der Koppelstift 21 in einem ersten Drehwinkelbereich des Antriebselements 11 entlang des Rampenabschnitts 37 der Führungsbahn 35, wodurch das Zurückdrängen des Führungselements 31 in die Ausweichposition herbeigeführt wird. In einem sich hieran anschließenden zweiten Drehwinkelbereich des Antriebselements 11 verfährt der in der Entkoppelposition befindliche Koppelstift 21 entlang des benachbarten Kreisbahnabschnitts 39 der Führungsbahn 35 und hält hierdurch das Führungselement 31 weiterhin in der in 2 gezeigten Ausweichposition.
Im Einkuppelzustand der Kupplungsvorrichtung hingegen greifen die Sperrelemente 51 in die jeweilige Verriegelungsausnehmung 43 des Führungselements 31 und sperren dieses somit in der Einkuppelposition, da die Sperrelemente 51 hierdurch die Bewegungsbahn des Führungselements 31 versperren, wie in 3 gezeigt ist.
Sofern nun das Antriebselement 11 ausgehend von der Mittelstellung gemäß 3 neuerlich verdreht wird, kann das Führungselement 31 nicht mehr zurückweichen, sondern es verbleibt in der Einkuppelposition. Dies führt dazu, dass der Koppelstift 21 in dem Antriebselement 11 entgegen seiner Vorspannung aus der Entkoppelposition in die Koppelposition versetzt wird, d.h. bezüglich der Drehachse A radial nach innen. Hierfür wird das freie Ende des Koppelstifts 21 von der Führungsrampe 35 des gesperrten Führungselements 31 zurückgedrängt. Hierdurch greift der Koppelstift 21 zunächst in die Koppelöffnung 23 des Abtriebselements 15 ein, so dass das Abtriebselement 15 nun mit dem Antriebselement 11 gekoppelt ist. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung des Antriebselements 11 treibt das Antriebselement 11 somit das gekoppelte Abtriebselement 15 zu einer Drehbewegung an, wie in 4 gezeigt ist.
Im Einzelnen verhält es sich so, dass in einem ersten Drehwinkelbereich des Antriebselements 11 der Koppelstift 21 an dem Rampenabschnitt 37 der Führungsbahn 35 entlanggleitet und hierdurch bezüglich der Drehachse A radial nach innen versetzt wird. In einem sich hieran anschließenden zweiten Drehwinkelbereich des Antriebselements 11 bewegt sich das freie Ende des Koppelstifts 21 entlang des benachbarten Kreisbahnabschnitts 39 der Führungsbahn 35 des gesperrten Führungselements 31, so dass der Koppelstift 21 in der Koppelposition verbleibt.
Um die Kupplungsvorrichtung aus dem ausgekuppelten Zustand gemäß 1 in den Einkuppelzustand gemäß 3 zu überführen, muss die Stelleinrichtung 71 das Blockierelement 61 lediglich um einen minimalen Versatzweg verstellen, wodurch die beiden Sperrelemente 51 entgegen ihrer jeweiligen Vorspannung um einen entsprechend geringen Versatzweg versetzt werden. Dies ist anhand eines Vergleichs der 1 und 3 leicht ersichtlich. Ausgelöst wird diese Stellbetätigung durch entsprechende Ansteuerung der Stelleinrichtung 71 mittels einer zugeordneten Steuereinrichtung (nicht gezeigt).
Da die beiden Sperrelemente 51 lediglich um einen minimalen Versatzweg versetzt werden müssen, kann die Kupplungsvorrichtung sehr schnell aus dem ausgekuppelten Zustand in den Einkuppelzustand überführt werden.
Ein weiterer Vorteil der gezeigten Kupplungsvorrichtung besteht darin, dass die Versatzrichtung C der Sperrelemente 51 senkrecht zu der Bewegungsrichtung B des Führungselements 31 und zusätzlich auch senkrecht zu der Stellrichtung D des Blockierelements 61 verläuft. Hierdurch ist ein hoher Manipulationsschutz gewährleistet, da durch Stöße auf die Kupplungsvorrichtung allenfalls einzelne Komponenten, nicht jedoch die gesamte Wirkkette von dem Blockierelement 61 bis zu dem Koppelstift 21 beeinflusst werden kann. Denn unabhängig von der Stoßrichtung ist wenigstens eine Komponente lediglich in einer orthogonalen Richtung beweglich gelagert.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform kann das Blockierelement 61 zusätzlich federvorgespannt längenvariabel ausgebildet sein, beispielsweise indem das Blockierelement 61 zweiteilig mit einer dazwischen wirksamen Druckfeder ausgeführt ist. Hierdurch kann, wenn beim Ansteuern der Stelleinrichtung 71 im Sinne eines Einkuppelns das Führungselement 31 sich in der Ausweichposition gemäß 2 befindet und das Führungselement 31 hierdurch die Sperrelemente 51 gegen ein Eingreifen in die Verriegelungsausnehmungen 43 blockiert, das Blockierelement 61 eine Stellbetätigung mittels der Stelleinrichtung 71 temporär als Verstellkraft speichern und an die Sperrelemente 51 abgeben, sobald die Sperrelemente 51 wieder für ein Versetzen in ihre jeweilige Sperrposition freigegeben sind.
Bezugszeichenliste

11: Antriebselement
13: Vierkantstift
15: Abtriebselement
17: Vierkantstift
21: Koppelstift
23: Koppelöffnung
25: Vorspanneinrichtung
27: Gehäuse
31: Führungselement
33: Vorspanneinrichtung
35: Führungsbahn
37: Rampenabschnitt
39: Kreisbahnabschnitt
41: Schenkel
43: Verriegelungsausnehmung
51: Sperrelement
53: Vorspanneinrichtung
61: Blockierelement
71: Stelleinrichtung
73: Elektromotor
75: Gewindespindel
A: Drehachse
B: Bewegungsrichtung des Führungselements
C: Versatzrichtung der Sperrelemente
D: Stellrichtung des Blockierelements

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69630795 T2 [0004]
EP 1576246 B1 [0005]
DE 10320873 A1 [0006]

Claims

Kupplungsvorrichtung für einen Türentriegelungsmechanismus, mit: – einem drehbaren Antriebselement (11); – einem drehbaren Abtriebselement (15); – einem Koppelelement (21), das an dem Antriebselement (11) zwischen einer Entkoppelposition und einer Koppelposition versetzbar gelagert ist, wobei das Koppelelement (21) in der Entkoppelposition das Antriebselement (11) von dem Abtriebselement (15) entkoppelt und in der Koppelposition das Antriebselement (11) mit dem Abtriebselement (15) drehwirksam koppelt; – wenigstens einem Sperrelement (51), das zwischen einer Freigabeposition und einer Sperrposition versetzbar ist; und – einer elektrisch ansteuerbaren Stelleinrichtung (71) zum Versetzen des Sperrelements (51); gekennzeichnet durch ein zwischen dem Sperrelement (51) und dem Koppelelement (21) vorgesehenes bewegliches Führungselement (31), das in Richtung einer Einkuppelposition vorgespannt ist und eine Führungsbahn (35) für das Koppelelement (21) aufweist, wobei das Sperrelement (51) in der Freigabeposition das Führungselement (31) für ein Ausweichen in eine Ausweichposition freigibt und in der Sperrposition das Führungselement (31) in der Einkuppelposition sperrt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Koppelelement (21) mittels einer ersten Vorspanneinrichtung (25) in Richtung der Entkoppelposition vorgespannt ist, wobei das Führungselement (31) mittels einer zweiten Vorspanneinrichtung (33) in Richtung der Einkuppelposition vorgespannt ist, und wobei die Vorspannwirkung der ersten Vorspanneinrichtung (25) größer ist als die Vorspannwirkung der zweiten Vorspanneinrichtung (33).
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Koppelelement (21) linear versetzbar an dem Antriebselement (11) gelagert ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koppelelement (21) einen Koppelstift aufweist, der in eine Koppelöffnung (23) des Abtriebselements (15) eingreift, wenn sich das Koppelelement (21) in der Koppelposition befindet.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Drehwinkelbereich des Antriebselements (11) das Führungselement (31) über die Führungsbahn (35) mit dem Koppelelement (21) derart zusammenwirkt, dass – das Führungselement (31) von dem in der Entkoppelposition befindlichen Koppelelement (21) in die Ausweichposition gedrängt wird, falls das Sperrelement (51) die Freigabeposition einnimmt, und – das Führungselement (31) das Koppelelement (21) in die Koppelposition versetzt, falls das Sperrelement (51) das Führungselement (31) in der Einkuppelposition sperrt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Führungsbahn (35) in dem ersten Drehwinkelbereich des Antriebselements (11) eine Führungsrampe (37) aufweist, die bezüglich einer Kreisbahn um die Drehachse (A) des Antriebselements (11) geneigt ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei in einem zweiten Drehwinkelbereich des Antriebselements (11) das Führungselement (31) über die Führungsbahn (35) mit dem Koppelelement (21) derart zusammenwirkt, dass – das Führungselement (31) von dem in der Entkoppelposition befindlichen Koppelelement (21) in der Ausweichposition gehalten wird, falls das Sperrelement (51) weiterhin die Freigabeposition einnimmt, und – das Führungselement (31) das Koppelelement (21) in der Koppelposition hält, falls das Sperrelement (51) das Führungselement (31) weiterhin in der Einkuppelposition sperrt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Führungsbahn (35) in dem zweiten Drehwinkelbereich des Antriebselements (11) als eine Kreisbahn um die Drehachse (A) des Antriebselements (11) gebildet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungselement (31) linear beweglich gelagert ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrelement (51) in der Sperrposition eine Bewegungsbahn des Führungselements (31) versperrt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrelement (51) entlang einer Versatzrichtung (C) zwischen der Freigabeposition und der Sperrposition versetzbar ist, wobei Stelleinrichtung (71) ein Blockierelement (61) entlang einer Stellrichtung (D) verstellt, die von der Versatzrichtung (C) verschieden ist, wobei das Blockierelement (61) und das Sperrelement (51) über Stützabschnitte und Führungsschrägen zusammenwirken, um eine Stellbewegung des Blockierelements (61) in eine Sperrbewegung des Sperrelements (51) umzuwandeln, nicht jedoch eine Rückweichbewegung des Sperrelements (51) in eine Rückweichbewegung des Blockierelements (61) umzuwandeln.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Blockierelement (61) federvorgespannt längenvariabel ist, um im Falle einer Blockade des Sperrelements (51) in seiner Freigabeposition eine Stellbewegung des Blockierelements (61) aufnehmen und als Verstellkraft speichern zu können.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrelement (51) in Richtung seiner Freigabeposition vorgespannt ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stelleinrichtung (71) einen Elektromotor (73) mit einer Gewindespindel (75) umfasst.