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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 5. November 2013 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Anmelde-Nr. 61/900,097, deren gesamte Inhalte hierin durch Bezugnahme darauf aufgenommen sind.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Schlossbaugruppe für eine Fahrzeugtür und insbesondere eine Fahrzeugschlossbaugruppe mit Motorantrieb mit einem Paar ungleichmäßiger Zahnräder, die während des Betriebs der Fahrzeugschlossbaugruppe ein variables Übersetzungsverhältnis bereitstellen.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei motorbetätigten Schließ- und Freigabesystemen von Fahrzeugtürschlössern wird eine Motorantriebseinheit verwendet, die einen Gegenstand wie etwa einen in einem Schlosskörper aufgenommenen Hebel aus einer Ruhestellung in eine Stellung mit maximalem Weg bewegt. Der Gegenstand bzw. Hebel ist im Allgemeinen über einen Getriebezug oder eine andere äquivalente Vorrichtung bzw. ein anderes äquivalentes System so mit einer Klaue des Schlosses verbunden bzw. wirkungsmäßig gekoppelt, dass auch eine entsprechende erwünschte Bewegung der Klaue erhalten wird, während der Hebel bzw. der Gegenstand zwischen seiner Ruhestellung und seiner Stellung mit maximalem Weg bewegt wird. Bei Drehung oder Bewegung der Klaue greift diese in einen Schließbolzen ein und hält ihn, wodurch eine zugeordnete Fahrzeugtür geschlossen bzw. in einer geschlossenen Stellung gehalten wird.
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Um die Klaue in dem gewünschten Bewegungsbereich ausreichend zu bewegen bzw. zu drehen, muss sich auch der Hebel bzw. Gegenstand, der wirkungsmäßig mit der Klaue gekoppelt ist, in einem gewünschten Bewegungsbereich bzw. -winkel bewegen, um die erforderliche Bewegung der Klaue zu bewirken und auch um aufgebrachten Systemlasten, die von einem Dichtelement der Fahrzeugtüröffnung, die geschlossen wird, verursacht werden, sowie Toleranzen Rechnung zu tragen, die von dem Getriebezug bzw. dem Gestänge des Schlosses erzeugt werden. Von daher muss der von dem Motor angetriebene Hebel bzw. Gegenstand in einem Winkel in dem Schlosskörper betätigt bzw. gedreht werden und in Bezug auf angetriebene Zahnräder bzw. Getriebe einen ausreichenden Weg aufweisen, um innerhalb von praktikablen Grenzen eine wiederholbare Verriegelung bereitzustellen. Ferner ist der Winkel, in dem dieser Hebel bzw. Gegenstand betätigt werden kann, durch angrenzende Strukturen und Mechanismen innerhalb des Schlosskörpers physisch begrenzt. Um das Übersetzungsverhältnis zu ändern, damit die Bewegung eines wirkungsmäßig mit der Klaue gekoppelten Endantriebszahnrads vergrößert wird, kann es erforderlich sein, eine Länge eines mit dem Endantriebszahnrad gekoppelten Kurbelarms zu vergrößern sowie die Last auf den Hebel, den Kurbelarm und den Motorantrieb in unannehmbarer Weise zu erhöhen.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Fahrzeugschlossbaugruppe mit Motorantrieb bereitzustellen, die in der Lage ist, über einen Bewegungsbereich eines Hebels im Schloss einen gewünschten Bereich der Klauenbewegung mit einer gewünschten Schließkraft ohne eine nennenswerte Änderung einer Kurbelarmlänge oder der Belastung des Hebels, des Kurbelarms oder des Motorantriebs bereitzustellen.
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Kurzfassung der Erfindung
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In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Fahrzeugschloss bereitgestellt. Das Fahrzeugschloss weist Folgendes auf: ein erstes Zahnrad, das mehrere erste Zahnradzähne mit einem ersten Evolventenformzahnradprofil aufweist, das einem Schneckenprofil mit einem ersten Zahnradteilungsradius folgt, der von einem ersten Zahnradzahn zu einem abschließenden Zahnradzahn der mehreren ersten Zahnradzähne abnimmt, wobei das erste Zahnrad um eine erste Zahnradachse drehbeweglich an dem Schloss angebracht ist, ein zweites Zahnrad, das mehrere zweite Zahnradzähne mit einem zweiten Evolventenformzahnradprofil aufweist, das einem Schneckenprofil mit einem zweiten Zahnradteilungsradius folgt, der von einem ersten Zahnradzahn zu einem abschließenden Zahnradzahn der mehreren zweiten Zahnradzähne zunimmt, wobei das zweite Zahnrad um eine zweite Zahnradachse drehbeweglich an dem Schloss angebracht ist, wobei die mehreren zweiten Zahnradzähne längs eines Pfades, der zwischen den ersten Zahnradzähnen des ersten Zahnrads bzw. des zweiten Zahnrads und den abschließenden Zahnradzähnen des ersten Zahnrads bzw. des zweiten Zahnrads definiert ist, in Kämmeingriff mit den mehreren ersten Zahnradzähnen stehen, wenn das erste Zahnrad sich um die erste Achse und das zweite Zahnrad sich um die zweite Achse dreht, wobei ein Drehmoment, das auf das erste Zahnrad aufgebracht wird, wenn der erste Zahnradzahn des ersten Zahnrads an dem ersten Zahnradzahn des zweiten Zahnrads angreift, um das erste Zahnrad um die erste Achse zu drehen, geringer ist als ein Drehmoment, das auf das erste Zahnrad aufgebracht wird, wenn der abschließende Zahnradzahn des ersten Zahnrads an dem abschließenden Zahnradzahn des zweiten Zahnrads angreift, um das erste Zahnrad um die erste Achse zu drehen, und wobei die Drehung des zweiten Zahnrads bewirkt, dass eine Klaue des Schlosses sich aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, wobei die zweite Stellung einem geschlossenen Zustand des Schlosses entspricht.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Schlosssystem bereitgestellt. Das Schlosssystem weist Folgendes auf: einen motorisch angetriebenen Schließmechanismus, der einen Motor aufweist, der so ausgebildet ist, dass er einem Kabel eine Kraft liefert, und ein Schloss, das funktionsmäßig mit dem motorisch angetriebenen Schließmechanismus gekoppelt ist, wobei das Schloss Folgendes aufweist: ein erstes Zahnrad, das mehrere erste Zahnradzähne mit einem ersten Evolventenformzahnradprofil aufweist, das einem Schneckenprofil mit einem ersten Zahnradteilungsradius folgt, der von einem ersten Zahnradzahn zu einem abschließenden Zahnradzahn der mehreren ersten Zahnradzähne abnimmt, wobei das erste Zahnrad um eine erste Zahnradachse drehbeweglich an dem Schloss angebracht ist, ein zweites Zahnrad, das mehrere zweite Zahnradzähne mit einem zweiten Evolventenformzahnradprofil aufweist, das einem Schneckenprofil mit einem zweiten Zahnradteilungsradius folgt, der von einem ersten Zahnradzahn zu einem abschließenden Zahnradzahn der mehreren zweiten Zahnradzähne zunimmt, wobei das zweite Zahnrad um eine zweite Zahnradachse drehbeweglich an dem Schloss angebracht ist, wobei die mehreren zweiten Zahnradzähne längs eines Pfades, der zwischen den ersten Zahnradzähnen des ersten Zahnrads bzw. des zweiten Zahnrads und den abschließenden Zahnradzähnen des ersten Zahnrads bzw. des zweiten Zahnrads definiert ist, in Kämmeingriff mit den mehreren ersten Zahnradzähnen stehen, wenn das erste Zahnrad sich um die erste Achse und das zweite Zahnrad sich um die zweite Achse dreht, wobei ein Drehmoment, das auf das erste Zahnrad aufgebracht wird, wenn der erste Zahnradzahn des ersten Zahnrads an dem ersten Zahnradzahn des zweiten Zahnrads angreift, um das erste Zahnrad um die erste Achse zu drehen, geringer ist als ein Drehmoment, das auf das erste Zahnrad aufgebracht wird, wenn der abschließende Zahnradzahn des ersten Zahnrads an dem abschließenden Zahnradzahn des zweiten Zahnrads angreift, um das erste Zahnrad um die erste Achse zu drehen, und wobei die Drehung des zweiten Zahnrads bewirkt, dass eine Klaue des Schlosses sich aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, wobei die zweite Stellung einem geschlossenen Zustand des Schlosses entspricht.
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In Übereinstimmung mit einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Schlosssystems bereitgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: ein Kabelhebel, der drehbar an dem Schloss angebracht ist, wird aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gedreht, ein erstes Zahnrad, das drehbar an dem Schloss angebracht ist, wird mit dem Kabelhebel gedreht, wenn sich der Kabelhebel aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, ein zweites Zahnrad, das drehbar an dem Schloss angebracht ist, wird mit dem ersten Zahnrad gedreht, wobei das zweite Zahnrad in Kämmeingriff mit dem ersten Zahnrad ist und mehrere erste Zahnradzähne mit einem ersten Evolventenformzahnradprofil aufweist, das einem Schneckenprofil mit einem ersten Zahnradteilungsradius folgt, der von einem ersten Zahnradzahn zu einem abschließenden Zahnradzahn der mehreren ersten Zahnradzähne abnimmt, und wobei das zweite Zahnrad mehrere zweite Zahnradzähne mit einem zweiten Evolventenformzahnradprofil aufweist, das einem Schneckenprofil mit einem zweiten Zahnradteilungsradius folgt, der von einem ersten Zahnradzahn zu einem abschließenden Zahnradzahn der mehreren zweiten Zahnradzähne zunimmt, wobei die mehreren zweiten Zahnradzähne längs eines Pfades, der zwischen den ersten Zahnradzähnen des ersten Zahnrads bzw. des zweiten Zahnrads und den abschließenden Zahnradzähnen des ersten Zahnrads bzw. des zweiten Zahnrads definiert ist, in Kämmeingriff mit den mehreren ersten Zahnradzähnen stehen, wenn das erste Zahnrad sich um eine erste Achse und das zweite Zahnrad sich um eine zweite Achse dreht, wobei ein Drehmoment, das auf das erste Zahnrad aufgebracht wird, wenn der erste Zahnradzahn des ersten Zahnrads an dem ersten Zahnradzahn des zweiten Zahnrads angreift, um das erste Zahnrad um die erste Achse zu drehen, geringer ist als ein Drehmoment, das auf das erste Zahnrad aufgebracht wird, wenn der abschließende Zahnradzahn des ersten Zahnrads an dem abschließenden Zahnradzahn des zweiten Zahnrads angreift, um das erste Zahnrad um die erste Achse zu drehen, und wobei die Drehung des zweiten Zahnrads bewirkt, dass die Klaue des Schlosses sich aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, wobei die zweite Stellung einem geschlossenen Zustand des Schlosses entspricht.
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Zusätzliche Merkmale und Vorteile der verschiedenen Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen leichter ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen auf einander entsprechende Teile in den mehreren Ansichten verweisen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht, in der ein Schlosssystem mit einem Schloss oder einer Schlossbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist,
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2A–2B sind Teilquerschnittsansichten, in denen ein Ausgangszustand bzw. erster Sicherheitszustand einer Schlossbaugruppe aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist,
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3A–3B sind Teilquerschnittsansichten, in denen die fortschreitende Bewegung der Schlossbaugruppe aus der Stellung in den 2A, 2B in diejenige in den 4A, 4B dargestellt ist, und
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4A–4B sind Teilquerschnittsansichten, in denen das Schloss in einem vollständig verriegelten Zustand dargestellt ist.
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In den Zeichnungen sind zwar verschiedene Ausführungsformen und Merkmale der vorliegenden Erfindung dargestellt, jedoch sind die Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgetreu, und bestimmte Merkmale sind eventuell übertrieben, um Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen und zu erläutern. Die hierin dargelegten erläuternden Beispiele veranschaulichen mehrere Aspekte der Erfindung, in einer Form, und diese erläuternden Beispiele sollen nicht als den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränkend ausgelegt werden.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen ein Schlosssystem, das ein Schloss bzw. eine Schlossbaugruppe aufweist, die von einem motorischen Antriebssystem angetrieben wird, das ein Kabel bzw. einen Bowdenzug aufweist. Die Schlossbaugruppe weist ein Paar ungleichmäßiger Zahnräder auf, die ein Übersetzungsverhältnis bereitstellen, das sich während des Verriegelns von einem Ausgangszustand des Schlosses bzw. einer Sicherheitsstellung zu einem vollständig verriegelten Zustand ändert. Die beiden Zahnräder wirken so zusammen, dass sie während eines anfänglichen Verriegelungszustands ein größeres Übersetzungsverhältnis und während eines späteren Verriegelungszustands ein kleineres Übersetzungsverhältnis bereitstellen. Das größere Übersetzungsverhältnis führt während eines anfänglichen Verriegelungszustands zu einer geringeren Last auf das die Zahnräder antreibende System und zu einer erhöhten Last, die auf das System aufgebracht wird, wenn es einen vollständig verriegelten Zustand erreicht. Zudem wird durch die Ausführung der Zahnräder die gewünschte Bewegung der Klaue des Schlosses mit der gewünschten Schließkraft zusammen mit einem begrenzten Bewegungsbereich eines Kabelhebels bereitgestellt, der wirkungsmäßig mit dem Zahnradpaar und einer Motorantriebseinheit gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform ist die erhöhte Last im vollständig verriegelten Zustand dann die gleiche Last auf das System, die von einem System bereitgestellt werden würde, das ein Zahnradpaar mit unveränderlichen Übersetzungsverhältnissen aufweist. Wie hierin noch beschrieben wird, umfasst das System ein Paar ungleichmäßiger Zahnräder, die so ausgebildet sind, dass sie miteinander zusammenwirken, wobei ein erstes ungleichmäßiges Zahnrad und ein zweites ungleichmäßiges Zahnrad jeweils einen Zahnradteilungsradius aufweisen, der einem Schneckenprofil folgt, um während des Verriegelns die veränderlichen Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Ferner hierin offenbart ist ein Verfahren zum Betrieb eines Schlosssystems zur Anwendung eines anfänglichen Übersetzungsverhältnisses während eines anfänglichen Verriegelungszustands und eines davon verschiedenen Übersetzungsverhältnisses während eines Endzustands des Verriegelns.
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Unter Bezug auf die Zeichnungen ist in 1 ein Schlosssystem 10 einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Schlosssystem 10 ist mit einer Fahrzeugtür 12 gekoppelt und weist ein motorisches Antriebssystem 14 auf, das funktionsmäßig mit einem Schloss bzw. einer Schlossbaugruppe 16 mit einem Kabel (z. B. Bowdenzug) 18 gekoppelt ist. Es sollte klar sein, dass das Schlosssystem 10 in jedes Fahrzeug eingebaut werden kann, bei dem ein Schloss bzw. eine Schlossbaugruppe 16 mit einem größeren Übersetzungsverhältnis während eines anfänglichen Verriegelungszustands und einem kleineren Übersetzungsverhältnis während eines späteren Verriegelungszustands zur Anwendung kommt, um in einem Anfangsstadium des Verriegelns eine geringere Last und ein geringeres Drehmoment auf eine Türdichtung und die Fahrzeugtür 12 und während des abschließenden bzw. Endstadiums des Verriegelns eine höhere Last und ein höheres Drehmoment auf eine Türdichtung an der Fahrzeugtür 12 aufzubringen.
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Bei einer Ausführungsform ist das motorische Antriebssystem 14 von der Schlossbaugruppe 16 entfernt gelegen. Das motorische Antriebssystem 14 weist einen Motor 20 auf, bidirektional oder von anderer Art, der über eine nicht gezeigte Motorwelle, die eine Schnecke, ein Schneckenrad und eine Kabeltrommel treibt, mit einem ersten Ende des Kabels 18 gekoppelt ist, um eine Kraft auf das Kabel 18 aufzubringen, wie in den verwandten Fachgebieten bekannt ist. Ein zweites, entgegengesetztes Ende des Kabels 18 ist mit einem Kabelhebel 34 (siehe zumindest die 2A und 4A) der Schlossbaugruppe 16 verbunden. Bei einer Ausführungsform bewirkt die Betätigung des Motors 20 während des Verriegelns der Schlossbaugruppe 16 aus einem ersten Verriegelungszustand bzw. einer Sicherheitsstellung in einen vollständig verriegelten Zustand, dass die nicht gezeigte Motorwelle sich in eine erste Drehrichtung dreht und die sich ergebende Drehung über die Drehung einer Kabeltrommel in eine Zugkraft auf das Kabel 18 umwandelt wird. Die Zugkraft auf das Kabel 18 bewirkt die Drehung zweier ungleichmäßiger Stirnräder 38 und 40 (siehe zumindest 2A) über ein variables Übersetzungsverhältnis, um auf eine Schlossklaue ein Drehmoment aufzubringen und den Schließbolzen innerhalb des Klauenkörpers zu halten, während die zugeordnete Fahrzeugtür 12 dicht verschlossen wird.
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2A bietet eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer Vorderseite bzw. einer Seite der Schlossbaugruppe 16, während 2B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer Rück- bzw. entgegengesetzten Seite der Schlossbaugruppe 16 bietet. Wie in den 2A–2B veranschaulicht, ist die Schlossbaugruppe 16 während eines Anfangsschließzustands wie etwa eines ersten Verriegelungszustands bzw. einer ersten Sicherheitsstellung dargestellt, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Dieser Anfangsschließzustand kann als erster Primär- bzw. erster Sicherheitszustand bezeichnet werden (in zumindest den 2A und 2B dargestellt), wobei eine Klaue, eine Schlossklaue oder ein Gabelbolzen 70 des Schlosses teilweise geschlossen (z. B. nicht vollständig geschlossen) ist und ein Rasthebel 71 an der Klaue angegriffen hat. In diesem Zusammenhang bezieht sich der erste Primär- bzw. erste Sicherheitszustand auf den Zustand des Schlosses 16, bei dem eine Kehle der Klaue, der Schlossklaue oder des Gabelbolzens 70 an einem Schließbolzen 73 angegriffen hat und der Rasthebel 71 an der Klaue 70 so angegriffen hat, dass die Klaue 70 sich nicht in eine offene Stellung verdrehen kann, wobei der Schließbolzen 73 aus der Kehle der Klaue entfernt werden kann, es sei denn, der Rasthebel bzw. die Klinke 71 ist in eine gelöste Stellung bewegt worden, in der der Rasthebel bzw. die Klinke 71 nicht mehr an der Klaue 70 angreift. Wenn das Schloss 16 sich in dem ersten Primär- bzw. ersten Sicherheitszustand befindet, kann die Klaue 70 in eine geschlossene Stellung des Schlosses 16 verdreht werden, wobei die Klaue 70 entgegen dem Uhrzeigersinn aus den in den 2B und 3B dargestellten Stellungen in die Stellung in 4B verdreht wird. Während dieser Bewegung greift die Klaue 70 an dem Schließbolzen 71 an und bewirkt das Schloss 16 aufgrund der Drehung der Klaue 70, dass eine Tür 12, an der sich das Schloss 16 befindet, in einer Öffnung der Fahrzeugkarosserie dicht verschlossen bzw. vollständig geschlossen wird und eine Dichtungsleiste um die Türöffnung zusammengedrückt wird. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist es die Bewegung der Klaue 70 aus dem ersten Primär- bzw. ersten Sicherheitszustand (2A, 2B) in den geschlossenen Zustand (4A, 4B), die von dem Paar Zahnräder 38, 40 bzw. dem System verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielt wird.
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Die Schlossbaugruppe 16 weist auch einen Schlosskörper 30 auf, der einen Innenhohlraum 32 zur Aufnahme eines Kabelhebels 34, eines Klinkensystems 36, eines ersten ungleichmäßigen Stirnrades 38 und eines zweiten ungleichmäßigen Stirnrades 40 bereitstellt. Der Kabelhebel 34 ist mit dem Kabel bzw. Bowdenzug 18 über das Gelenk 33 gekoppelt.
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Wie oben beschrieben, ist das Schloss 16 mit einem motorisch angetriebenen Schließmechanismus bzw. einem motorischen Antriebssystem 14 versehen, der bzw. das bei Aktivierung das Schloss aus einem teilweise verriegelten Zustand bzw. einer Sicherheitsstellung (2A, 2B) in einen vollständig verriegelten bzw. geschlossenen Zustand (4A, 4B) überführt. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der motorisch angetriebene Schließmechanismus bzw. das motorische Antriebssystem 14 so ausgebildet sein, das er bzw. es das Schloss 16 aus einem offenen Zustand in einen vollständig verriegelten bzw. geschlossenen Zustand überführt.
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Wenn das Schloss 16 sich in der in zumindest den 2A und 2B dargestellten Sicherheitsstellung befindet und der motorisch angetriebene Schließmechanismus bzw. das motorische Antriebssystem 14 des Schlosses 16 aktiviert wird, dann wird das Kabel 18 über einen Motor 20 in Richtung des Pfeils 47 gezogen. Das Kabel 18 ist an dem Kabelhebel 34 befestigt, der zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung (siehe zumindest 2A) und einer zweiten Stellung (siehe zumindest 4A) beweglich am Schloss angebracht ist, wobei die 3A und 3B Zwischenstellungen zwischen den in den 2A, 2B und 4A, 4B dargestellten sind. Ferner ist an dem Kabelhebel 34 eine kraftbetriebene Schließklinke 35 so befestigt, dass dann, wenn sich der Kabelhebel 34 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, auch eine entsprechende Bewegung der kraftbetriebenen Schließklinke 35 erfolgt. Die kraftbetriebene Schließklinke 35 ist zur Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung um die Achse 37 ferner schwenkbar an dem Kabelhebel 34 gelagert. Die kraftbetriebene Schließklinke 35 weist ein Merkmal 39 auf, das so ausgeführt ist, dass es an einem komplementären Merkmal 41 des ersten Zahnrads 38 angreift, das um eine Achse 43 bzw. „A” dreh- bzw. schwenkbeweglich an dem Schloss 10 angebracht ist.
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Von daher bewegen sich dann, wenn das Kabel 18 vom Motor 20 des motorisch angetriebenen Schließmechanismus 14 in Richtung des Pfeils 47 gezogen wird, der Kabelhebel 34 und die kraftbetriebene Schließklinke 35 aus ihrer ersten Stellung in zumindest 2A in ihre zweite Stellung, die zumindest in 4A zu sehen ist, wobei 3A eine Zwischenstellung zwischen denjenigen aus 2A und 4A ist. Diese Bewegung bewirkt eine Bewegung des Zahnrads 38 entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 44 um die Achse 43 über den Eingriff des Merkmals 39 in das Merkmal 41.
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Die Drehbewegung des Zahnrads 38 bewirkt eine Drehbewegung eines Schließhebels bzw. Sperrverbindungsglieds 64 aus einer ersten Stellung (siehe zumindest 2B) in eine zweite Stellung (siehe zumindest 4B), was bewirkt, dass ein Hakenabschnitt des Schließhebels bzw. Sperrverbindungsglieds an einem Zungenabschnitt der Klaue 70 angreift. Daraufhin bewirkt eine fortgesetzte Drehung des Zahnrads 38, dass der Schließhebel in Richtung zumindest des Pfeils 74 verlagert wird, um die Klaue aus der Sicherheitsstellung von 2B in die geschlossene Stellung von 4B zu verdrehen, wenn sich der Schließhebel bzw. das Sperrverbindungsglied in Richtung des Pfeils 74 bewegt und somit ein motorisches Schließen des Schlosses 16 erzielt wird.
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Im vorliegenden Zusammenhang kann der motorisch angetriebene Schließmechanismus 14 bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform jede Kombination aus dem Motor 20, dem Kabel 18, dem Kabelhebel 34, der kraftbetriebenen Schließklinke 35, dem Zahnrad 38, dem Schließhebel bzw. Sperrverbindungsglied 64 sowie deren Äquivalenten umfassen. Es versteht sich auch, dass der motorisch angetriebene Schließmechanismus 14 neben den oben genannten Komponenten auch zusätzliche Komponenten oder einfach nur eine einzige Komponente umfassen kann, die über den Betrieb eines Mechanismus wie etwa des Motors 20 zur Überführung der Klaue 70 in einen geschlossenen Zustand ausgeführt ist bzw. sind. Des Weiteren kann der Motor 20 wirkungsmäßig mit einem Sensor gekoppelt sein, der so ausgeführt ist, dass er einen Betriebszustand einer Komponente des Schlosses 16 (z. B. der Klaue oder einer anderen Komponente) erfasst oder ein Funksignal empfängt, um zur Aktivierung des Motors 20 ein Signal an den Motor anzulegen, derart, dass dieser damit beginnen kann, das Kabel 18 in Richtung des Pfeils 47 zu ziehen.
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Wie oben erörtert, bewirkt die Bewegung des Kabels 18 in Richtung des Pfeils 47, dass der Kabelhebel 34 in einem Gegenuhrzeigersinn (CCW (counter-clockwise)) 44 um die Schwenkachse A angetrieben bzw. gedreht wird. Diese Bewegung bewirkt auch, dass die Zahnräder 38, 40 gedreht werden. Das erste Zahnrad 38 ist wirkungsmäßig mit dem Kabelhebel gekoppelt und wird durch die Drehung des Kabelhebels 34 in einem Gegenuhrzeigersinn (CCW) 44 um die Schwenkachse A gedreht.
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Das erste Zahnrad 38 ist ein Stirnrad mit einem Evolventenformzahnradprofil. Das erste Zahnrad 38 weist einen durch die konzentrischen Bögen in 2A dargestellten Zahnradteilungsradius 50 auf, der einem ungleichmäßigen Schneckenprofil folgt und von einem ersten Zahnradzahn 46 zu einem abschließenden Zahnradzahn 48 abnimmt, wenn das Zahnrad 38 in einem Gegenuhrzeigersinn 44 eine Drehbewegung aus einer in 2A dargestellten Ausgangsdrehstellung in eine in 4A dargestellte Endstellung ausführt. Der abnehmende Zahnradteilungsradius beginnt am Zahnradzahn 46 und endet am Zahnradzahn 48 und ist durch die konzentrischen Bögen in 2A dargestellt.
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Das zweite Zahnrad 40 ist ebenfalls ein Stirnrad mit einem Evolventenformzahnradprofil und weist einen ebenfalls durch die konzentrischen Bögen in 2A dargestellten Zahnradteilungsradius 52 auf, der einem ungleichmäßigen Schneckenprofil folgt und zunimmt, wenn das zweite Zahnrad 40 in einem Uhrzeigersinn (CW (clockwise)) 54 eine Drehbewegung aus einer in 2A dargestellten Ausgangsdrehstellung in eine in 4A dargestellte Endstellung ausführt. Dieser Zahnradteilungsradius beginnt am Zahnradzahn 56 und endet am Zahnradzahn 58. Das zweite Zahnrad 40 befindet sich in Kämmeingriff mit dem ersten Zahnrad 38, derart, dass die Drehbewegung des ersten Zahnrads 38 die Drehung des zweiten Zahnrads 40 um die Drehachse B bewirkt. Da ferner der Zahnradzahn 46 zu Beginn des Weges mit dem Zahnradzahn 56 kämmt, bewirken der abnehmende Zahnradteilungsradius 50 und der zunehmende Zahnradteilungsradius 52, dass das Anfangsübersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 38 und 40 an ihrem Ausgangspunkt der Drehung (siehe zumindest 2A) im Vergleich zu dem am Endpunkt der Drehung (siehe zumindest 4A) höher ist. Das höhere Übersetzungsverhältnis ist größer als das, welches von einem Zahnradpaar mit einem festen Übersetzungsverhältnis (z. B. keine Änderung des Übersetzungsverhältnisses während der Drehung der Zahnräder) bereitgestellt werden würde, das das gleiche Übersetzungsverhältnis wäre wie das in der in 4A dargestellten Endstellung der Zahnräder 38 und 40. Es versteht sich, dass sich das Zahnrad 38 im Gegenuhrzeigersinn (CCW) 44 dreht, während sich das Zahnrad 40 in einem dazu entgegengesetzten Uhrzeigersinn (CW) 54 dreht.
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Indem aufgrund des abnehmenden Zahnradteilungsradius 50 bzw. des zunehmenden Zahnradteilungsradius 52 ein Zahnradpaar mit einem höheren Übersetzungsverhältnis am Anfangskontaktpunkt als an einem Endkontaktpunkt bereitgestellt wird, wird zu Beginn des Weges der Schlossbaugruppe 16 eine geringere Last auf das System aufgebracht (siehe zum Beispiel 2A). Danach wird das Übersetzungsverhältnis mit fortschreitender Drehung der Zahnräder 38, 40 aus der Stellung von 2A in die von 3A und schließlich von 4A in fortschreitendem Maße kleiner, und somit ist die auf das System aufgebrachte Last an der Endstellung (4A) verglichen mit der Last an der Anfangsstellung (2A) größer.
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Demgemäß nimmt das Übersetzungsverhältnis mit fortschreitender Drehung des ersten und des zweiten Zahnrads 38, 40 zum Ende des Weges der Schlossbaugruppe 16 hin ab und nimmt die Last zu. Außerdem wird die Last am Ende des Weges von einem begrenzten Bereich der Bewegung des Kabelhebels 34 aus der Stellung in 2A in die der Stellung in 4A bereitgestellt, ohne dass die Wirklänge des Hebels 34 vergrößert werden muss. Zusätzlich und durch die Verwendung der veränderlichen Übersetzungsverhältnisse und der sich ändernden Zahnradteilungsradien 50, 52 wird der gewünschte Drehbewegungsbereich des Zahnrads 40 und letztlich der Klaue 70 (z. B. aus der Stellung in 2B in die in 4B) erzielt, ohne den erforderlichen Drehbewegungsbereich des Zahnrads 38 sowie des Kabelhebels 34 zu vergrößern. Mit anderen Worten dreht sich das Zahnrad 40 weiter als eine entsprechende Drehbewegung des Zahnrads 38 bzw. kann die Bewegung des Zahnrads 40 vergrößert werden, ohne die Last auf den Hebel 34, das Kabel 18 und das motorische Antriebssystem 14 unannehmbar zu erhöhen, wie dies bei einer Vergrößerung der Länge des Kurbelwellenhebels 62 der Fall wäre.
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Bei einer Ausführungsform ist die Last am Ende des Weges der Zahnräder 38, 40 im Wesentlichen die gleiche wie die bei einem Zahnradpaar mit festen Zähnen (z. B. keine Änderung des Übersetzungsverhältnisses und/oder keine Änderung des Zahnradteilungsradius der Zahnräder 38 und 40), die für ein Türverriegelungsereignis erforderlich ist. Von daher wird dann, wenn der Zahnradzahn 48 an dem Zahnradzahn 58 angreift, ein erhöhtes Drehmoment bzw. das höchste Drehmoment auf den Gabelbolzen, die Klaue bzw. die Schlossklaue 70 ausgeübt, wenn eine Dichtung der Türdichtung zusammengedrückt wird, während das Schloss 16 in seinen vollständig verriegelten Zustand bewegt wird. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist dieses Drehmoment (z. B. am Ende des Weges der Zahnräder 38, 40) das gleiche wie das, das aufgebracht werden würde, wenn bei den Zahnrädern 38, 40 keine Änderung des Übersetzungsverhältnisses und/oder keine Änderung des Zahnradteilungsradius für das gleiche Türschließereignis vorhanden wäre.
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Die Schlossbaugruppe 16 weist auch eine Kurbelwelle 60, einen Kurbelwellenhebel 62 und ein Sperrverbindungsglied bzw. einen Schließhebel 64 auf einer entgegengesetzten Stirnseite der Schlossbaugruppe 16 (siehe zumindest 2B) auf. Die Kurbelwelle 60 ist zum Beispiel mittels einer Welle wirkungsmäßig mit dem zweiten Zahnrad 40 so gekoppelt, dass die Drehung des zweiten Zahnrads 40 eine Bewegung bzw. Drehung der Kurbelwelle 60 bewirkt. Ferner ist der Kurbelwellenhebel 62 am Gelenk 66 drehbar mit dem Sperrverbindungsglied bzw. Schließhebel 64 an seinem proximalen Ende gekoppelt, was dem Sperrverbindungsglied 64 zuerst eine Bewegung in Richtung des Pfeils 75 und dann längs in Richtung des Pfeils 74 ermöglicht (siehe zumindest 2B und 3B), während das Gelenk 66 aufgrund der Drehung des zweiten Zahnrads 40 um die Achse B einen halbkreisförmigen Weg 67 um die Achse B zurücklegt.
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Das Sperrverbindungsglied 64 hat eine insgesamt langgestreckte Gestalt und weist an einem distalen Ende einen Hakenabschnitt 68 auf. Der Hakenabschnitt 68 ist so ausgeführt, dass er während des Verriegelns der Schlossbaugruppe 16 aus einem ersten Zustand des Schlosses an einem komplementären Hakenabschnitt 72 einer Klaue bzw. Schlossklaue 70 angreift.
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Mit Bezug auf die 2A bis 4B wird im Folgenden der Betrieb der Schlossbaugruppe 16 erläutert. Über die Betätigung des Kabels bzw. des Bowdenzugs 18 kann der Motor 20 (siehe 1) ein motorisches Schließen aus einem Ausgangszustand des Schlosses bzw. einer Grundstellung (in den 2A–2B gezeigt) in einen vollständig verriegelten Zustand (in den 4A–4B gezeigt) erzielen. Der Kabelhebel 34 befindet sich im Ausgangszustand des Schlosses in seiner Ruhestellung, und das Sperrverbindungsglied 64 greift nicht mechanisch an der Klaue bzw. Schlossklaue 70 an. Im vollständig verriegelten Zustand hat sich der Kabelhebel 34 aus seiner Ruhestellung in eine Stellung mit maximalem Weg bewegt und hat das Sperrverbindungsglied 64 ein Drehmoment auf eine Schlossklaue 70 aufgebracht, die den Schließbolzen 73 mit Kraft beaufschlagt, um die Fahrzeugtür 12 an einer Fahrzeugkarosserie zu sichern, wobei ein Dichtungsmaterial um den Umfang der Türöffnung zusammengedrückt wird. Anfänglich greift im Ausgangszustand des Schlosses (d. h. die Schlossbaugruppe 16 ist im Ruhezustand) der Hakenabschnitt 68 nicht am Hakenabschnitt 72 der Klaue bzw. Schlossklaue 70 an und liegt der Zahnradzahn 46 an einer Oberfläche des Zahnradzahns 56 an, ohne ein Drehmoment aufzubringen. Zur Bewegung in Richtung auf einen vollständig verriegelten Zustand wird der Motor 20 betätigt, wodurch auf den Bowdenzug bzw. das Kabel 18 eine Zugkraft in Richtung des Pfeils 47 aufgebracht wird. Unter dieser Zugkraft wird der Kabelhebel 34 in einem Gegenuhrzeigersinn 44 um die Drehachse A verdreht. Da das erste Zahnrad 38 wirkungsmäßig mit dem langgestreckten Kabelhebel 34 gekoppelt ist, dreht sich auch das erste Zahnrad 38 in einem Gegenuhrzeigersinn 44 um die Drehachse A.
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Während das erste Zahnrad 38 sich dreht, bringt es ein Drehmoment auf die entsprechenden Zahnradzähne des zweiten Zahnrads 40 auf, wodurch sich auch das zweite Zahnrad 40 dreht. Folglich dreht sich das zweite Zahnrad 40 in einem Uhrzeigersinn 54 um die Drehachse B. Der Zahnradzahn 46 bringt am Ausgangspunkt der Drehung des ersten und des zweiten Zahnrads 38, 40 ein Anfangsdrehmoment auf den Zahnradzahn 56 auf. Es sollte klar sein, dass mit der Drehung der Zahnräder 38, 40 der Teilungsradius 50 abnimmt, während der Teilungsradius 52 zunimmt. Außerdem ist im Ausgangszustand (2A) das anfängliche Ausgangsübersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 38, 40 größer als im Endzustand (4A), und somit wird im Ausgangszustand ein geringeres Drehmoment aufgebracht als im Endzustand. Zudem ist im Vergleich zu einem Paar Zahnräder 38 und 40 mit einem festen Übersetzungsverhältnis und keiner Änderung des Zahnradteilungsradius, was der am Ende des Zahnradweges aufgebrachten Last entspricht (z. B. der Stellung in 4A), die entsprechende Last im Ausgangszustand (2A) viel höher als die bei der vorliegenden Erfindung aufgebrachte Last, bei der die Zahnräder 38 und 40 ein veränderliches Übersetzungsverhältnis sowie sich ändernde Zahnradteilungsradien aufweisen.
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Mit anderen Worten wäre dann, wenn die Zahnräder 38 und 40 ein festes Übersetzungsverhältnis und keine Änderung des Zahnradteilungsradius hätten, die anfängliche Last an der Position von 2A viel höher als die von den in 2A dargestellten Zahnrädern 38, 40 aufgebrachte anfängliche Last, damit die gleiche Last wie bei den in den Figuren dargestellten Zahnrädern 38, 40 bereitgestellt wird. Wie oben erörtert, ist es wünschenswert, auf das System in seinem Ausgangszustand ein geringeres Drehmoment bzw. eine geringere Last aufzubringen, da im Gehäuse eventuell nicht genügend Bauraum oder Platz zur Unterbringung der für eine solche Belastung im Ausgangszustand erforderlichen Komponenten vorhanden ist, und während des Übergangs aus der ersten Sicherheitsstellung in die vollständig verriegelte Stellung wird eine Dichtleiste bzw. ein Dichtungsstreifen um den Umfang der Fahrzeugtüröffnung im Ausgangszustand, verglichen mit dem Endzustand, nicht vollständig zusammengedrückt, und von daher sind höhere Lasten bzw. Drehmomente eventuell erst dann notwendig, wenn das Zusammendrücken der Dichtleiste im abschließenden Stadium beginnt (z. B. beim Zusammendrücken der Dichtleiste hohe Lasten erforderlich sind, während das Schloss sich aus der ersten Sicherheitsstellung in die vollständig verriegelte Stellung bewegt und die Fahrzeugtür zur Dichtleiste hin nach innen zieht). Ferner wäre, wenn sich ändernde Übersetzungsverhältnisse nicht vorgesehen wären (z. B. ein festes Übersetzungsverhältnis), ein viel größerer Bewegungsbereich des Kabelhebels 34 erforderlich. Überdies müsste auch die Wirklänge des Hebels 34 vergrößert werden. Wie oben erörtert, bietet das Gehäuse 30 nicht genügend Platz oder Raum für einen solchen Bewegungsbereich. Dementsprechend ermöglicht das Zahnradpaar 38, 40 mit einem sich ändernden Übersetzungsverhältnis die Verwendung des kleineren Gehäuses 30, während auch die gewünschte Drehbewegung des Zahnrads 40 mit dem erforderlichen Drehmoment bereitgestellt wird, was letztlich die gewünschte Bewegung der Klaue 70 mit dem erforderlichen Drehmoment bzw. der erforderlichen Kraft ergibt.
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In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel werden in dem Maße, wie das erste und das zweite Zahnrad 38 bzw. 40 sich in ihrer jeweiligen Drehrichtung 44, 54 drehen, die Übersetzungsverhältnisse fortschreitend kleiner. Während sich das erste und das zweite Zahnrad 38, 40 drehen, gelangt der Hakenabschnitt 68 des Sperrverbindungsglieds 64 in Verbindung/Eingriff mit dem Hakenabschnitt 72 der Klaue bzw. Schlossklaue 70, wie in den 3A–3B gezeigt ist. Durch eine weitere Drehung des zweiten Zahnrads 40 wird der Kurbelwellenhebel 62 gezwungen, ein Drehmoment auf das Sperrverbindungsglied 64 aufzubringen und das Gelenk 66 zu zwingen, eine halbkreisförmige Bahn 67 um die Drehachse B zu durchlaufen. Während sich das Gelenk 66 in einer bogenförmigen Richtung entlang der halbkreisförmigen Bahn 67 bewegt, bewirkt es, dass sich das Sperrverbindungsglied 64 schließlich längs in einer Richtung des Pfeils 74 bewegt und die Schlossklaue 70 verdreht, wenn es über den Eingriff des Hakenabschnitts 68 in den Hakenabschnitt 72 auf die Schlossklaue 70 ein Drehmoment aufbringt. Während sich der Kabelhebel 34 aus seiner Ruhestellung (siehe 2A) längs der Richtung des Pfeils 76 in eine Stellung mit maximalem Weg bzw. maximaler Verlagerung (in 4A gezeigt) bewegt, bewirkt er, dass das erste Zahnrad 38 sich dreht und ein Drehmoment auf die entsprechenden Zahnradzähne des zweiten Zahnrads 40 aufbringt, wodurch das zweite Zahnrad 40 ebenfalls zu einer Drehung veranlasst wird. Während dieser Drehung bringt das Sperrverbindungsglied 64 ein Drehmoment bzw. eine Kraft auf die Schlossklaue 70 auf, um die Schlossklaue 70 in einen vollständig verriegelten Zustand zu ziehen bzw. zu verdrehen und die Tür am Fahrzeug dicht zu verschließen, wodurch wiederum ein Dichtelement um die Fahrzeugtüröffnung zusammengedrückt wird, was in dem Maße, wie die Dichtung zusammengedrückt wird, eventuell höhere Schließkräfte erfordert.
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Der Zahnradzahn 48 bringt am Endpunkt der Drehung des ersten und des zweiten Zahnrads 38, 40 auf den Zahnradzahn 58 ein Enddrehmoment auf, das höher ist und dem Übersetzungsverhältnis und dem Drehmoment eines Zahnradpaares 38, 40 mit konstanten Übersetzungsverhältnissen entsprechen würde, jedoch ist das Ausgangsdrehmoment und die Ausgangslast am Ausgangspunkt (2A) für die Zahnräder 38, 40 mit sich ändernden Übersetzungsverhältnissen niedriger als die bei einem Zahnradpaar mit festen Übersetzungsverhältnissen. Demnach sollte klar sein, dass mit abnehmendem Teilungsradius 50 der Teilungsradius 52 zunimmt, wenn die Zahnräder 38 und 40 das Ende ihres Weges erreichen (4A), wobei das Endübersetzungsverhältnis und das Enddrehmoment im Wesentlichen die gleichen wie die bei einem Paar Zahnräder 38 und 40 mit einem festen Übersetzungsverhältnis und festen Teilungsradien für das gleiche Enddrehmoment bzw. die gleiche Endlast sind, wobei jedoch das Ausgangsdrehmoment bzw. die Ausgangslast der Zahnräder 38, 40 mit den veränderlichen Übersetzungsverhältnissen und den veränderlichen Teilungsradien 50, 52 niedriger ist als das Ausgangsdrehmoment bzw. die Ausgangslast der Zahnräder 38, 40, die ein unveränderliches Übersetzungsverhältnis und einen unveränderlichen Teilungsradius aufweisen.
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Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnen die Begriffe ”erste/r”, ”zweite/r” und dergleichen keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit, sondern dienen vielmehr der Unterscheidung eines Elements von einem anderen, und die Begriffe ”ein”, ”eine”, ”einer” bezeichnen hier keine Einschränkung einer Menge, sondern vielmehr das Vorhandensein wenigstens eines des erwähnten Gegenstands. Außerdem sei angemerkt, dass die Begriffe ”Vorderseite” und ”entgegengesetzt” hierin, wenn nicht anders angegeben, lediglich zur leichteren Beschreibung verwendet werden und nicht auf irgendeine Position oder räumliche Ausrichtung beschränkt sind.
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Die Erfindung wurde zwar anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, doch versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Die Erfindung soll daher nicht auf die als für die Durchführung dieser Erfindung in Betracht gezogene beste Art und Weise offenbarte, bestimmte Ausführungsform beschränkt sein, sondern die Erfindung schließt alle Ausführungsformen ein, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
