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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugschloss mit einer Schließhilfe. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeugschloss mit einem elektrischen Antrieb, welcher ein Sperrelement beim Zuziehen eines Fahrzeugschlosses in Eingriff mit einem zweiten Sperrelement bringt. Der Antrieb ist dabei so ausgebildet, dass der Zuziehvorgang unter Einwirkung des Antriebs entgegen einer Federbelastung erfolgt, so dass nach erfolgreichem Verriegeln des Fahrzeugschlosses eine Rückstellung des Antriebs durch die Federwirkung erfolgt.
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Elektrisch betätigte Fahrzeugtürschlösser sind im Stand der Technik bekannt. Insbesondere die Öffnung eines Fahrzeugtürschlosses über eine Zentralverriegelung und einer Fernsteuerung ist bekannt, wobei bei einem solchen Öffnungsvorgang die Entriegelung mit einem Motor im Fahrzeugtürschloss erfolgt.
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Die Erfindung betrifft jedoch das Gebiet der Antriebe, welche beim Schließen und Verriegeln eines Fahrzeugschlosses wirksam werden.
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Beispielsweise offenbart das Dokument
DE 10 2013 216 328 A1 ein entsprechendes Schloss, welches über eine sogenannte Zuziehhilfe oder Schließhilfe verfügt.
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Aus der
DE 10 2013 102 814 A1 ist ein weiteres Schloss gezeigt, bei dem eine entsprechende Zuziehvorrichtung vorgesehen ist.
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Schließlich offenbart auch die
DE 10 2010 055 530 A1 ein Fahrzeugschloss mit einer Zuziehhilfe der eingangs genannten Art.
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Derartige Schlösser können grundsätzlich in Seitentüren eines Fahrzeuges, in Hecktüren und auch in Heckklappen eingesetzt werden. Dabei dient der elektrische Zuziehantrieb einer motorischen Durchführung oder Unterstützung des finalen Zuziehvorgangs für ein Verschlusselement des Fahrzeugschlosses. Eine Klappe des Fahrzeuges wird gegen die Kraft von Dichtungen oder Federn oder der Reibung oder sonstigen entgegenwirkenden Kräften von einer Vorschließstellung, in eine verriegelte Hauptschließstellung gebracht. Der Benutzer bringt also die Klappe, beispielsweise die Seitentür oder die Heckklappe, in die Vorschließstellung, wobei die verschiedenen Schließelemente des Schlosses (beispielsweise die Drehfalle und der Schließbügel) in Eingriffsweite voneinander stehen. Daraufhin wird die Drehfalle durch den motorischen Antrieb derart bewegt, dass sie in den Schließbügel eingreift und die Klappe in eine verriegelte Stellung zieht. Dieser Vorgang ist in den oben genannten Druckschriften beschrieben.
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In einigen Bauformen ist die Bewegung beim Zuziehen der Tür oder Klappe zwar motorisch angetrieben, die Rückstellung nach erfolgreicher Schließung ist jedoch durch ein Federelement bewirkt. Wirkt beispielsweise der Antrieb über einen Bowdenzug auf die Schließelemente des Schlosses ein, so wird nach Verriegelung und Verrastung des Schließvorgangs der Antrieb abgeschaltet und der Bowdenzug wird durch eine Federvorspannung in seine Ausgangsposition zurückgezogen. Ist keine Kupplung vorgesehen, wird dabei auch der elektrische Motor angetrieben, da dieser durch eine Wirkungskette drehfest mit den rückgestellten Elementen gekoppelt ist. Der Motor wird also extern angetrieben und wirkt so als Generator. Dies führt einerseits zu einer Belastung des Motors, der bei diesem Betrieb erhebliche Spannungen erzeugt, und andererseits zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung bei der Rückstellung des Systems.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Fahrzeugtürschlosseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche haltbarer und komfortabler ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeugtürschloss mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung ist das Türschloss für ein Kraftfahrzeug ausgebildet und weist wenigstens ein Sperrmittel auf, welches mit einem elektrischen Gleichstrommotor zur Bereitstellung einer Schließhilfe gekoppelt ist. Das Sperrmittel kann insbesondere eine Drehfalle sein, die in einem Sperrriegel am Fahrzeug eingreifen kann, wie im Stand der Technik beschrieben. Eine Drehfalle wird auch als Drehriegel beschrieben und weist eine Aufnahme auf, in welche ein Teil eines Sperrbügels eintauchen kann, so dass bei Drehung der Drehfalle eine Zugbewegung zwischen dem Lager der Drehfalle und dem Sperrbügel ausgeübt wird. Dadurch kann beispielsweise eine Heckklappe, an welcher die Drehfalle drehbar und ortsfest befestigt ist, in die Dichtung einer Heckklappenanlage gezogen werden, wenn der Sperrbügel an der Karosserie des Fahrzeuges festgelegt ist.
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In der verriegelten Entstellung greift dann üblicherweise eine Sperrklinke in die Drehfalle ein, um die Drehfalle in dieser Position zu arretieren. Bei Freigabe des Schlosses wird die Sperrklinke gegenüber der Drehfalle bewegt und die Drehfalle kann wiederum in die Freigabestellung schwenken. Gemäß der Erfindung wird das Sperrmittel aus einer Vorschließstellung mit Hilfe des elektrischen Gleichstrommotors in die Sperrstellung bewegt. In diesem Vorgang werden durch den Gleichstrommotor somit zwei koppelnde Komponenten des Türschlosses, welche in der Vorschließstellung in Eingreifweite zueinander positioniert sind, in eine finale Sperrstellung bewegt, in welcher das Fahrzeugschloss verriegelt ist. Dadurch wird ohne Kraftaufwand des Benutzers das Schloss entgegen der Kraft der Dichtung oder Reibungskräfte in seine Schließposition gebracht.
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Um die Bewegung des Gleichstrommotors in eine Bewegung des Sperrmittels zu übertragen, sind Kopplungsmittel zwischen dem Gleichstrommotor und dem Sperrmittel ausgebildet, welche eine Drehbewegung des Gleichstrommotors in eine Sperrbewegung des Sperrmittels übersetzen. Die Kopplungsmittel können vielfältig ausgebildet sein, insbesondere kann ein Schneckentrieb mit einem kämmenden Zahnrad und einem damit gekoppelten Bowdenzug vorgesehen sein, um eine Zugbewegung auf das Sperrmittel, beispielsweise die Drehfalle, auszuüben. Hierzu wird beispielhaft auf das Dokument
DE 10 2010 055 530 A1 verwiesen, welches eine entsprechende Anordnung mit Kopplungsmittel in Gestalt eines Bowdenzuges und eines Schneckentriebes zeigt.
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Die Kopplungsmittel werden während dieses Vorganges, bei welchem die Sperrmittel von der Vorschließstellung in die Sperrstellung bewegt werden, ebenfalls bewegt. In dem genannten Beispiel wird der Schneckentrieb durch den Motor angetrieben und der Bowdenzug wird verstellt, um die Sperrmittel zu betätigen. Dies bedeutete, dass sich die Kopplungsmittel zwischen einer Ausgangsstellung, in welcher die Kopplungsmittel das Sperrmittel freigeben und einer Zuziehstellung bewegen, in welcher die Kopplungsmittel das Sperrmittel in die Sperrstellung gebracht haben. Wie bereits beschrieben, rastet in dieser Sperrstellung der Sperrmittel das Schloss ein und die Sperrmittel werden in dieser Sperrstellung arretiert.
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Der Gleichstrommotor ist mit dem Kopplungsmittel so gekoppelt, dass er die Kopplungsmittel bei Spannungsversorgung des Gleichstrommotors aus der Ausgangsstellung in die Zuziehstellung überführt, also die Zuziehbewegung durch Motorunterstützung ausführt. Es sind mechanische Rückstellmittel mit den Kopplungsmitteln gekoppelt, welche eine Vorspannkraft auf die Kopplungsmittel in Richtung der Ausgangsstellung ausüben. Diese Rückstellmittel können insbesondere Federmittel sein, welche den Bowdenzug in seine Ausgangsstellung zurückdrängen, z.B. durch Spannung eines gekoppelten Zahnkranzes oder Zahnrades. Der Motor hat bei Ausübung der Schließkraft auch die mechanische Kraft der mechanischen Rückstellmittel zu überwinden und zieht das Schloss entgegen der Vorspannkraft in die Sperrstellung.
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Ist die Endlage erreicht, wird die Spannungsversorgung des Motors abgeschaltet und die mechanische Rückstellkraft der mechanischen Rückstellmittel wirkt weiterhin auf die Kopplungsmittel ein. Die Aufhebung der Spannungsversorgung hebt auch die entsprechende Gegenkraft des Gleichstrommotors auf und die Kopplungsmittel werden aus der Zuziehstellung in die Ausgangsstellung zurückgestellt. Da die Kopplungsmittel mit dem Gleichstrommotor weiterhin gekoppelt sind, wird diese Rückstellbewegung in eine Drehbewegung des Motors übersetzt und der Motor wird bei dieser Rückstellung als Generator betrieben. Es wird also eine spannungserzeugende Bewegung des Gleichstrommotors ausgeführt, angetrieben durch die Rückstellkraft der mechanischen Rückstellmittel.
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Für den Gleichstrommotor ist erfindungsgemäß eine Ansteuerschaltung als elektrische Schaltung zur Ansteuerung des Gleichstrommotors ausgebildet. Die Ansteuerschaltung ist zunächst aufgebaut wie eine übliche Motorschaltung. Gemäß der Erfindung ist jedoch in der elektrischen Schaltung zur Ansteuerung des Gleichstrommotors ein Pfad mit diskreten Bauelementen parallel zu dem Gleichstrommotor geschaltet, wobei der erste Pfad wenigstens eine Schutzdiode aufweist und wenigstens ein dazu in Reihe geschaltetes diskretes Bauteil, wobei dieses diskrete Bauteil einen ohmschen Widerstand und/oder eine Z-Diode mit entgegengesetzter Sperrrichtung zu der Schutzdiode aufweist.
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Die Verwendung von Schutzdioden in Motorschaltung ist bekannt. Gemäß der Erfindung wird jedoch zusätzlich in den zum Motor parallel geschalteten Pfad, in welchem die Schutzdiode platziert ist, ein weiteres diskretes Bauteil eingesetzt. Dieses diskrete Bauteil wirkt während des Generatorbetriebes des Motors, in welchem die Schutzdiode durchlässig ist, als Motorbremse. Diese Gestaltung macht möglich, dass die Drehgeschwindigkeit des Motors bei der Rückstellung durch die mechanischen Rückstellmittel begrenzt wird. Ein ohmscher Widerstand sorgt für einen Spannungsabfall und bewirkt als Last für den Generator eine Bremsung. Durch diese Bremsung wird die Geräuschentwicklung der Rückzugsbewegung reduziert und außerdem wird die maximale generierte Spannung am Motor herabgesetzt. Während bei einem ungebremsten Motor erhebliche Spannungen entstehen können, und schließlich beim abrupten Stillstand und bei Kurzschlussstrom zu einem Abbrand der Elektroden führen können, reduziert diese Maßnahme den Verschleiß.
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Die Verwendung einer Z-Diode ist diesbezüglich noch vorteilhafter, da über eine solche Z-Diode die tolerierte maximale Generatorspannung begrenzt werden kann. Eine solche Z-Diode wirkt als Spannungsbegrenzer, da sie einen stark von der Spannung abhängigen Widerstand im Bereich der Durchbruchsspannung aufweist. Der Motor kann also relativ frei anlaufen bis die vom Motor, der als Generator wirkt, erzeugte Spannung den von der Z-Diode vorgegebenen Maximalwert erreicht. Daraufhin wird der Motor gebremst und auf diesem Spannungswert gehalten, was eine feste Drehzahl bedeutet. Durch eine entsprechende Auswahl der Z-Diode, welche in zahlreichen Abstufungen der Durchbruchspannung verfügbar ist, kann eine Abstimmung der tolerierten maximalen Drehzahl erfolgen. Damit hat die Z-Diode den Vorteil, dass die Drehzahl unabhängig von den Umgebungsbedingungen beschränkt werden kann. Ist beispielsweise der Rücklauf aufgrund geringer Umgebungstemperaturen ohnehin verlangsamt, hat die Z-Diode eine verbesserte Wirkung gegenüber dem ohmschen Widerstand. In einem Fall, in welchem die entsprechende Durchbruchspannung nicht erreicht wird, wird gar keine Bremswirkung ausgeübt. Bei einem ohmschen Widerstand wird hingegen jederzeit eine Bremswirkung ausgeübt.
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Erfindungsgemäß wird also eine Motorbremsung mit einem ohmschen Widerstand oder einer Z-Diode für den Fall realisiert, dass ein Antriebsmotor durch elastische Rückstellmittel zeitweise in einem Generatorbetrieb überführt wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Endlageschalter vorgesehen, welcher durch die Sperrmittel bei Erreichen der Sperrstellung betätigt wird. Der Endlageschalter schaltet bei seiner Betätigung den Gleichstrommotor spannungsfrei.
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Sobald also die Sperrmittel ihre verriegelte Endlage erreicht haben, betätigen sie den Endlageschalter und damit wird die Spannungszufuhr zu Gleichstrommotor unterbrochen. Daraufhin wirkt die Rückstellkraft der Rückstellmittel und überführt die Kopplungsmittel wieder in ihre Ausgangsposition, wobei der Motor im Generatorbetrieb betrieben wird. Der Endlageschalter kann zusätzlich abgefragt werden, um die Endlage der Sperrmittel zu verifizieren.
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Wie oben beschrieben ist die Verwendung einer Z-Diode besonders vorteilhaft. Bei den gängigen Fahrzeugschlössern und zugehörigen Antrieben ist es sinnvoll, eine Durchbruchsspannung zwischen 2 V und 9 V zu wählen, vorzugsweise zwischen 4 V und 8 V. Bei diesen Spannungen ist eine sichere Rückführung der Kopplungsmittel in die Ausgangsstellung gewährleistet und gleichzeitig die Geräuschentwicklung der Rückführung erheblich reduziert.
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Es ist außerdem bevorzugt, dass die Motorschaltung zusätzlich zu den genannten Komponenten einen Varistor in Parallelschaltung zu dem Gleichstrommotor aufweist. Ein solcher Varistor hat die Eigenschaft, oberhalb einer bestimmten Schwellenspannung abrupt einen geringeren differenziellen Widerstand aufzuweisen. Er eignet sich dabei insbesondere zum Schutz vor Überspannungen, die während des Generatorbetriebes oder auch während der Spannungsversorgung des Gleichstrommotors entstehen könnten, wobei er diese Überspannungen kurzschließen kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist zu dem Gleichstrommotor außerdem ein Thermistor in Serie geschaltet. Ein solcher Thermistor schützt den Motor und die Motorversorgungsschaltung zusätzlich.
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Schließlich ist es bevorzugt, wenn eine Drossel in Reihenschaltung zu dem Gleichstrommotor als Teil der Schaltung zur Ansteuerung des Gleichstrommotors vorgesehen ist. Eine solche Drossel (z.B. Spule) dient der Begrenzung von Strömen in der Motorschaltung.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt schematisch die Anordnung eines Kraftfahrzeugtürschlosses mit einer elektrischen Zuziehhilfe gemäß dem Stand der Technik;
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2 zeigt eine mögliche Gestaltung der Ausbildung von Antriebs- und Kopplungsmitteln gemäß dem Stand der Technik;
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3 zeigt eine Motorschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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4 zeigt eine Motorschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung das Schloss eines Kraftfahrzeuges. Ein Sperrmittel in Gestalt einer Drehfalle 3 ist drehbar an einem beweglichen Teil einer Fahrzeugklappe gehalten. An der gegenüberliegenden Verschlussseite ist ein Schließkeil 5 ausgebildet, in welchen eine Ausnehmung der Drehfalle 3 eingreifen kann, wenn die Drehfalle 3 um ihr Lager gedreht wird. Eine Sperrklinke 4 greift in die Drehfalle 3 ein, wenn sich die Drehfalle 3 in ihrer Verschlussstellung befindet.
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Ein Schließhilfeantrieb 1 ist separat von der Schlossanordnung angeordnet. Der Antrieb 1 ist über Kopplungsmittel mit der Drehfalle 3 gekoppelt. Der Antrieb 1 wird dann aktiviert, wenn die Drehfalle 3 ihre Vorschließstellung erreicht. Dies ist dann der Fall, wenn der Benutzer die Tür oder Klappe von der Offenstellung in die Vorschließstellung drückt, wobei der Schließkeil 5 in Eingriff mit der Drehfalle 3 kommt und diesen in die Vorschließstellung überführt. Dabei kommt die Sperrklinke 4 in Eingriff mit einer Raste 3a der Drehfalle 3. Anschließend bewirkt der Antrieb 1 eine Krafteinleitung über die Kopplungsmittel 10 in die Drehfalle 3, so dass die Drehfalle 3 die in der 1 dargestellte Verriegelungsstellung erreicht. Dabei fällt die Sperrklinke 4 in die Hauptraste 3b der Drehfalle 3.
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In 2 ist der Antrieb 1 aus 1 detaillierter dargestellt. Die Teilfiguren A, B und C zeigen unterschiedliche Stellungen, die der Gleichstrommotor 7 während der Zuziehbetätigung durchläuft. Figur A zeigt die Ausgangsstellung, Figur B eine Zwischenstellung und Figur C die Zuziehstellung der Kopplungsmittel, welche mit der Sperrstellung der Sperrklinke 3 aus 1 korrespondieren.
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In dieser Darstellung ist der Motor 7 so ausgebildet, dass er bei Spannungsversorgung und Stromaufnahme die Kopplungsmittel, bestehend aus Betätigungsscheibe 8 und Bowdenzug 9, verstellt. In diesem Beispiel ist der Motor mit einem Schneckentrieb ausgestattet. Dieser Schneckentrieb steht in Eingriff mit einem Zahnkranz an der Betätigungsscheibe 8. Bei Antrieb durch den Motor 7 wird die Betätigungsscheibe 8 in der Pfeilrichtung 7a gedreht und damit wir der Bowdenzug 9 zurückgezogen. Der Schneckentrieb ist mit dem Zahnkranz an der Betätigungsscheibe 8 als nichtselbsthemmende Paarung ausgelegt. Beim Rücklauf durch die Spannmittel ist also der Schneckentrieb durch die Betätigungsscheibe mit einem daran angeordneten Zahnkranz antreibbar. Die Betätigungsscheibe 8 als Teil der Kopplungsmittel ist in die Lage der Figur A vorgespannt, wobei dies durch eine Drehfeder erreicht ist (nicht dargestellt), welche am Lager der Betätigungsscheibe 8 angeordnet ist. Wird der Motor 7 spannungsversorgt, so fährt er unter Stromaufnahme in Richtung des Pfeiles 7a und dreht die Betätigungsscheibe 8 in Richtung des Pfeils 7a. Der Bowdenzug 9 wird dadurch zurückgezogen (verkürzt) und betätigt die Drehfalle 3. Diese Drehbewegung erfolgt unter Spannung der Drehfeder. Wird in der Stellung 7 eine Verriegelung der Drehfalle 3 in der in 1 gezeigten Stellung vorgenommen, so wird die Spannungsversorgung des Gleichstrommotors 7 aufgehoben und die Drehfeder zwingt die Betätigungsscheibe 8 zurück aus der Position C entgegen der Pfeilrichtung 7a in die Position A. Dabei treibt die Betätigungsscheibe 8 den Schneckentrieb an und der Motor 7 wird als Generator betrieben.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Motorschaltung für ein erfindungsgemäßes Türschloss. Die Motorschaltung ist mit dem Motor 7 aus 2 zur Versorgung gekoppelt. Die Schaltung weist Abgriffe für eine Spannungsversorgung auf, an welchen eine Versorgungsspannung U1 gegenüber einem Bezugspotential (z. B. Masse) U0 angelegt werden kann. Ein Relais 20 schaltet die Spannungsversorgung für den Motor 7. In Reihe zu dem Motor ist eine Drossel 21 geschaltet, parallel zu dem Motor sind außerdem eine Kapazität 22 sowie ein Varistor 23 geschaltet. In Reihe zu dem Motor ist ein Thermistor 24 geschaltet.
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Der Motor 7 kann mittelbar, über die Kopplungsmittel und die Sperrklinke 3 auf einen Endlageschalter 25 einwirken. Befindet sich die Sperrklinke in der Endlage, so wird die Spannungszufuhr zum Motor 7 unterbunden und der Schalter 25 befindet sich in der Position aus 3. Am Abgriff S1 kann der Zustand des Schalters 25 zur Kontrolle der Endlage abgefragt werden.
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Parallel zu dem Motor 7 ist eine Schutzdiode 26 geschaltet. Wird die Spannungsversorgung unterbrochen, was durch die Stellung des Relais 20 in 3 erfolgt ist, so wird der Motor 7 durch die Rückstellmittel zeitweise als Generator betrieben, bis der Motor und die damit gekoppelten Kopplungsmittel wieder in die Ausgangsstellung gefahren wurden. In diesem Vorgang wechselt die Polung des Gleichstrommotors 7 gegenüber dem Motorbetrieb. Die Diode 26 wird durchlässig und der Widerstand 27 dient als Last für den Motor 7, um ein zu starkes Hochdrehen des Motors 7 im Generatorbetrieb zu verhindern. Dadurch werden übermäßige Spannungen und Kohleabbrand am Gleichstrommotor 7 vermindert. Außerdem wird die Geräuschentwicklung reduziert.
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4 zeigt eine alternative Gestaltung, wobei statt dem Widerstand 27 eine Z-Diode 28 eingesetzt ist. Diese Z-Diode ist in diesem Beispiel auf den Motor 7 derart abgestimmt, dass eine Durchbruchspannung von 7 V bei der Z-Diode 28 vorgesehen ist. Wird der Motor 7 durch die Rückstellmittel im Generatorbetrieb derart stark angetrieben, dass die generierte Spannung größer als 7 V wird, bewirkt die Z-Diode eine Spannungsbegrenzung bzw. eine Spannungsstabilisierung. Ein weiteres Hochdrehen des Motors wird verhindert und der Motor wird auf einer beschränkten Drehgeschwindigkeit zurück in seine Ausgangsstellung geführt. Dies verringert die Geräuschentwicklung des Motors und außerdem werden starke Spannungsspitzen vermieden, welche zu einem übermäßigen Abbrand der Kohlen des Motors führen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013216328 A1 [0004]
- DE 102013102814 A1 [0005]
- DE 102010055530 A1 [0006, 0013]
