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Die Erfindung betrifft ein elektrisch betätigbares Schließsystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Gesperre aus einer Drehfalle und mindestens einer Antriebseinheit mit einem Motor und mindestens einem Antriebsrad, wobei mittels der Antriebseinheit das Gesperre entsperrbar ist und einem federbelasteten Mittel zum unterstützenden Entsperren des Gesperres, wobei das federbelastete Mittel als Energiespeicher ausgebildet ist.
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In heutigen Kraftfahrzeugen werden zur Unterstützung des Komforts für den Bediener mehr und mehr Fahrerassistenzsysteme eingesetzt, die einerseits die Sicherheit des Kraftfahrzeugs aber auch die Bedienung erleichtern. Zur Erleichterung eines Einstiegs und/oder Ausstiegs und/oder eines Beladens eines Kraftfahrzeugs ist es bekannt, elektrisch betätigbare Schließsysteme einzusetzen. Dabei wird ein Öffnen der beispielsweise Tür, Klappe oder Haube durch eine elektrische Antriebseinheit im Schließsystem unterstützt.
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Ein Schließsystem bzw. Kraftfahrzeugschloss umfasst grundsätzlich eine Drehfalle und mindestens eine Sperrklinke für ein Verrasten der Drehfalle in einer Rastposition, sowie optional einen Blockadehebel für ein Blockieren der Sperrhebel in ihrer Rastposition. Das Gesperre kann einstufig oder zweistufig aufgebaut sein, das heißt mit einer Vorrast- und/oder einer Hauptrastposition ausgestattet sein.
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Ein zumeist im Inneren des Kraftfahrzeugschlosses angeordneter Auslösehebel wirkt dabei derart mit dem Gesperre zusammen, dass das Gesperre von einer gesperrten Position in eine entsperrte Position überführbar ist. Ausgehend von einer entsperrten Position, in der die Drehfalle sich in einer Öffnungsposition befindet, arbeitet das Kraftfahrzeugschloss und insbesondere die Drehfalle zumeist mit einem Schlosshalter zusammen, wobei durch eine Relativbewegung zwischen dem Kraftfahrzeugschloss und dem Schlosshalter ein Verdrehen der Drehfalle und ein Einrasten in einer Rastposition erfolgt. In einer Vorrastposition wird die zum Beispiel Tür in einer teilweise geschlossenen Position gehalten, wobei in einer Hauptrastposition die Tür vollständig geschlossen vorliegt.
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Zum Entsperren des Gesperres sind an der zum Beispiel Kraftfahrzeugtür ein Innenbetätigungsgriff und ein Außenbetätigungsgriff vorgesehen. Bei elektrisch betätigbaren Schließsystemen könnte auf eine mechanische Verbindung zwischen dem Türgriff und dem Gesperre verzichtet werden. Zur Erhöhung der Sicherheit, insbesondere Fällen eines Stromabfalls oder Stromausfalls wird jedoch zumeist zusätzlich eine mechanische Anbindung zwischen dem Türgriff und dem Schließsystem vorgesehen. Es gibt aber auch Türen, die auf eine mechanische Anbindung, das heißt eine mechanische Redundanz zwischen dem Türgriff und dem Schließsystem verzichten.
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Das Gesperre des erfindungsgemäßen elektrisch betätigbaren Schließsystems wird primär mittels einer elektrischen Antriebseinheit entsperrt. Ein zugehöriger Türgriff, wobei der Türgriff ein Innentürgriff oder ein Außentürgriff sein kann, kann beispielsweise einen elektrischen Schalter und/oder Sensor aufweisen, der das Signal für den Antrieb der Antriebseinheit bereitstellt. Bevorzugt umfasst die Antriebseinheit ein Schneckenradgetriebe, bestehend aus Motor, Schnecke und Antriebsrad, da hierdurch ein großes Übersetzungsverhältnis realisiert werden kann, so dass einerseits eine sehr genaue Ansteuerung des Öffnungsmechanismusses erfolgen kann und gleichzeitig hohe Auslösekräfte zur Verfügung stehen.
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In Extremfällen kann es dazu kommen, dass sehr viel größere Kräfte auf das Gesperre wirken, so dass ein üblicher Auslösemechanismus keine ausreichend hohe Kraft zum Öffnen bzw. Entsperren des Gesperres bereitstellen kann. Ein solcher Fall kann beispielsweise dann eintreten, wenn die Kraftfahrzeugtür durch einen Unfall deformiert wurde, oder beispielsweise dann, wenn aufgrund von extremen Witterungseinflüssen, wie beispielsweise Kälte, erhöhte Kräfte zum Öffnen des Gesperres benötigt werden. Ein Extremfall kann auch dann eintreten, wenn beispielsweise Stäube oder Schmutz in den Bereich des Gesperres gelangen, und somit die Auslösekräfte, das heißt die Kräfte zum Entsperren des Gesperres stark ansteigen.
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Um in diesen Extremsituationen eine ausreichende Kraft und/oder ein Drehmoment zur Verfügung stellen zu können und somit ein elektrisches Entsperren des Gesperres zu ermöglichen, sollten ein Mittel zur Verfügung stehen, mit dem dennoch ein elektrisch betätigbares Schließsystem geöffnet werden kann.
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Aus der
DE 33 33 746 A1 ist ein elektrisch entsperrbares Schließsystem mit einer Nockenbahn bekannt geworden. Der Entsperrmechanismus ist dabei als externe Einheit ausgebildet und greift durch eine Gehäuseöffnung des Schlosses in das Gesperre ein, so dass ein elektrisches Entsperren ermöglichbar ist.
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Aus der
DE 10 2015 205 345 A1 ist ein elektrisch betätigbares Schloss für ein Kraftfahrzeug bekannt geworden, in dem eine Antriebseinheit aus einem Motor und einem Antriebsrad eine Sperrklinke derart bewegt, dass das gesperrte Gesperre entsperrbar ist. Zur unterstützenden Öffnung des Gesperres bzw. einem Entsperren des Gesperres in Extremsituationen schlägt die Druckschrift vor, einen Energiespeicher einzusetzen. Dieser Energiespeicher umfasst ein Federelement, das über einen elektrischen Antrieb im Extremfalle den Energiespeicher freigeben kann.
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Offenbart ist eine Spiralfeder, die unter Spannung im Kraftfahrzeugschloss angeordnet ist, wobei in einer Extremsituation die gespeicherte Federkraft freigebbar ist und wobei die Federkraft auf einen Bolzen des Antriebsrads der Antriebseinheit der Sperrklinke wirkt und somit eine zusätzliche Kraft zur Verfügung steht, um das gesperrte Gesperre in der Extremsituation zu entsperren. Die Freigabe der Federkraft erfolgt dabei mittels eines Elektromotors und einer nachgeschalteten Getriebestufe, die beispielsweise über eine Kurvenscheibe und einen Hebelmechanismus die Spiralfeder freigeben kann. In einem Ausführungsbeispiel ist der Bolzen des Antriebsrads in einem Langloch angeordnet, so dass nach einer Freigabe der Feder der Bolzen zunächst einen Leerweg durchläuft, ehe der Bolzen auf das entsprechende Ende des Langlochs auftrifft. Es wird somit ermöglicht, dass zunächst eine Beschleunigung erfolgen kann, um so einen großen Impuls in das Antriebsrad einzuleiten, was ein Öffnen mit einer deutlich erhöhten Kraft zur Folge hat.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gesperre eines elektrisch betätigbaren Schließsystems eines Kraftfahrzeugs auch in Extremsituationen zuverlässig öffnen zu können, um beispielsweise auf eine mechanische Redundanz verzichten zu können. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein verbessertes Kraftfahrzeug bereitzustellen und eine einfache und konstruktiv günstige Lösung für ein sicheres Kraftfahrzeugschloss zur Verfügung zu stellen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind, vielmehr sind beliebige Variationsmöglichkeiten der in der Beschreibung und den Unteransprüchen beschriebenen Merkmale möglich.
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Gemäß dem Patentanspruch 1 wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass ein elektrisch betätigbares Schließsystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt wird, aufweisend ein Gesperre aus einer Drehfalle und mindestens einer Sperrklinke, einer Antriebseinheit mit einem Motor und mindestens einem Antriebsrad, wobei mittels der Antriebseinheit das Gesperre entsperrbar ist und einem federbelasteten Mittel zum unterstützenden Entsperren des Gesperres, wobei das federbelastete Mittel als Energiespeicher ausgebildet ist, und wobei das federbelastete Mittel mittels der Antriebseinheit aktivierbar ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des elektrisch betätigbaren Schließsystems kann einerseits ein unterstützendes Entsperren erfolgen und gleichzeitig kann dies durch eine deutlich reduzierte Anzahl von Bauteilen ermöglicht werden. Die Verwendung der Antriebseinheit, die das Entsperren des Gesperres vornimmt, wird gleichzeitig zur Freigabe des Energiespeichers verwendet. Hierdurch kann eine konstruktiv günstige, platzsparende und effektive Möglichkeit zum Entsperren eines Gesperres in einer Extremsituation bereitgestellt werden. Verspannungen, Umwelteinflüsse und/oder Verschmutzungen, die ein Entsperren des Gesperres erschweren, können mit Hilfe des Energiespeichers entsperrt werden, wobei gleichzeitig die Antriebseinheit mit einer Mehrfachfunktion ausgestattet wird. Die Antriebseinheit dient hierbei grundsätzlich zum Entsperren des Gesperres aber auch gleichzeitig zur Aktivierung des Energiespeichers, wobei ein Freigeben, Aufladen und/oder Sichern des Energiespeichers mittels der Antriebseinheit ermöglichbar ist.
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Wird im Sinne der Erfindung von einem Schließsystem für ein Kraftfahrzeug bzw. Kraftfahrzeugschloss gesprochen, so sind damit solche Kraftfahrzeugschlösser umfasst, die beispielsweise in Seitentüren, Schiebetüren, Klappen, Hauben und/oder Abdeckungen eingesetzt werden, ebendort wo schwenkbeweglich oder verschieblich gelagerte Bauteile im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Vorstellbar ist es auch, das Kraftfahrzeugschloss in einer Rückenlehne eines Sitzes anzuordnen.
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Das Kraftfahrzeugschloss weist dabei ein Gesperre auf, das eine Drehfalle und mindestens eine Sperrklinke aufweist. Vorzugsweise ist zumindest eine Sperrklinke in einer Ebene mit der Drehfalle angeordnet und in der Lage, im Zusammenspiel mit einem Schlosshalter die Drehfalle in mindestens einer Position zu sperren. Bei einem geöffneten Gesperre weist ein Einlaufmaul der Drehfalle in Richtung eines Schlosshalters, wobei es durch eine Relativbewegung zwischen Schlosshalter und Drehfalle zu einem Verschwenken bzw. Verdrehen der Drehfalle kommt. Die Sperrklinke ist in der Regel in Richtung der Drehfalle vorgespannt, so dass die Sperrklinke bei einem Erreichen einer Rastposition mit der Drehfalle in Eingriff gelangt. Hierbei können eine Vorrastposition und eine Hauptrastposition des Gesperres einnehmbar sein.
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Die Antriebseinheit weist einen Motor, vorzugsweise einen elektrisch betriebenen Gleichstrommotor, auf, der mit einem Getriebe zusammenwirkt. Der elektrische Motor weist eine Abtriebswelle auf, auf der beispielsweise eine Schnecke angeordnet ist, die in ein Antriebsrad in Form eines Schneckenrads eingreift. Das Antriebsrad selbst kann beispielsweise eine Steuerkontur aufweisen, die unmittelbar mit einer Sperrklinke in Eingriff bringbar ist. Die Steuerkontur am Antriebsrad dient dann dazu, die im Elektromotor erzeugte Kraft als Kraft bzw. Moment in die Sperrklinke einzuleiten und die Sperrklinke aus dem Eingriffsbereich mit der Drehfalle herauszubewegen. Das Gesperre ist folglich mittels der Antriebseinheit entsperrbar. Selbstverständlich kann die Getriebestufe auch mehrstufig ausgebildet sein, wenn beispielsweise aufgrund geringen Platzbedarfs oder erforderlicher Öffnungskräfte bzw. Momente höhere Kräfte zum üblichen Entsperren des Gesperres erforderlich sind.
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Ein federbelastetes Mittel zum unterstützenden Entsperren des Gesperres dient dazu, einen zusätzlichen Impuls oder eine Kraft zur Verfügung zu stellen, um in der Extremposition ein Entsperren zu ermöglichen. Der Einsatz einer Feder, wobei eine Blattfeder, Spiralfeder und/oder Schenkelfeder einsetzbar ist, ist, kann als dauerelastisches Mittel auch über sehr lange Zeiträume ein sicheres Bereitstellen einer Zusatzkraft ermöglichen. Es wird somit neben den konstruktiven Vorteilen der Erfindung auch ein hohes Maß an Funktionalität und Sicherheit bereitstellbar.
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In einer Ausgestaltungsvariante der Erfindung weist das Antriebsrad einen Steuernocken auf und das federbelastete Mittel ist mit dem Steuernocken, insbesondere unmittelbar mit dem Steuernocken, in Eingriff bringbar. Das federbelastete Mittel kann unmittelbar auf das Antriebsrad wirken, so dass ein Einleiten einer unterstützenden Kraft in das Antriebsrad ermöglichbar ist. Dabei kann das federbelastete Mittel zum Beispiel direkt aus einer Blattfeder und/oder einer Schenkelfeder bestehen, die direkt oder indirekt mit dem Antriebsrad zusammenwirkt, wobei das Antriebsrad je nach Stellung des Antriebsrads die Kraft des federbelasteten Mittels in die Sperrklinke einleitet. Vorstellbar ist aber auch, dass beispielsweise ein Stützmittel vorgesehen ist, das am Antriebsrad anliegt und mit zum Beispiel einer Druckfeder belastet ist. Je nach Stellung des Antriebsrads wird dann die Federkraft freigesetzt, so dass eine unterstützende Kraft zum Entsperren des Gesperres und zum Bewegen der Sperrklinke zur Verfügung steht. Je nach konstruktiven Gegebenheiten ist es natürlich ebenfalls vorstellbar, dass eine Zugfeder auf das Stützmittel wirkt. Das Stützmittel kann beispielsweise ein beweglich, das heißt schwenkbeweglich angeordnetes oder verschiebliches Mittel, wie beispielsweise ein Hebel oder ein Schieber, sein, der durch das Antriebsrad in seiner Bewegung steuerbar ist.
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Ist das federbelastete Mittel derart mit dem Steuernocken in Eingriff bringbar, dass im unbetätigten Zustand der Antriebseinheit keine zusätzliche Belastung in das Gesperre einleitbar ist, so ergibt sich eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung. Das Stützmittel oder das Federelement selbst kann beispielsweise an einer Freigabe- und Spannkontur des Antriebsrads anliegen. Vorzugsweise weist das Antriebsrad eine Steuerkontur auf, die mit der Sperrklinke in Eingriff bringbar ist. Bei einer Bewegung des Antriebsrads aus einer Ausgangsstellung in eine Freigabestellung wird die Sperrklinke derart bewegt, dass die Sperrklinke außer Eingriff mit der Drehfalle gelangt. Das Antriebsrad kann zusätzlich eine Freigabe- und Spannkontur aufweisen, die mit dem federbelasteten Mittel in Eingriff steht. Die Freigabe- und Spannkontur kann als separates Bauteil ausgeführt oder einstückig mit dem Antriebsrad hergestellt sein.
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In einer Ausgangsstellung wirkt die Feder als Energiespeicher auf die Freigabe- und Spannkontur. In vorteilhafter Weise ist die Freigabe- und Spannkontur derart angeordnet in Bezug auf das Antriebsrad, dass mittels des federbelasteten Mittels keine zusätzliche Belastung in das Gesperre und vorzugsweise die Sperrklinke einleitbar ist. So kann der Kraftangriffsvektor des federbelasteten Mittels derart auf die Freigabe- und Spannkontur wirken, dass die Kraftlinie des federbelasteten Mittels durch den Drehpunkt bzw. die Achse des Antriebsrads verläuft, so dass keine zusätzliche Belastung und/oder Kraft und/oder ein Moment in das Antriebsrad eingeleitet wird.
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Die Freigabe- und Spannkontur bewirkt dabei, dass bei einem Verdrehen des Antriebsrads aus der Ausgangsstellung heraus in die Freigabestellung die Freigabe- und Spannkontur derart geführt wird, dass die Kraft des federbelasteten Mittels dann freigesetzt wird, wenn die maximale Kraft zum Entsperren des Gesperres benötigt wird. Mit dem Verdrehen des Antriebsrads wird somit der Energiespeicher, das heißt das federbelastete Mittel derart gesteuert, dass die Kraft der Feder freigebbar ist. Wird das Antriebsrad aus der Freigabestellung in die Ausgangsstellung wieder zurückbewegt, wobei das Antriebsrad mittels eines Antriebs in beide Bewegungsrichtungen drehbar ist, so wird der Energiespeicher neu geladen, das heißt die Feder wird gespannt. In der Ausgangsstellung liegt die Kraft des federbelasteten Mittels dann wieder an der Freigabe- und Spannkontur an. Das Spannen des federbelasteten Mittels erfolgt dabei ebenfalls über die Freigabe- und Spannkontur, an der das federbelastete Mittel kontinuierlich anliegt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist die mittels des federbelasteten Mittels unterstützend in das Gesperre einleitbare Belastung über eine Steuerkontur einstellbar. Je nach Anordnung der Freigabe und Spannkontur am Antriebsrad kann die einzuleitende Belastung in die Sperrklinke und der Zeitpunkt des Einleitens in die Sperrklinke steuerbar sein. Insbesondere können bei der Anordnung der Freigabe und Spannkontur am Antriebsrad Toleranzen und Freigänge in der Antriebskette zum Auslösen der Sperrklinke berücksichtigt werden, so dass ein Einleiten der Belastung über das federbelastete Mittel erst zu einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem die maximale Belastung an der Sperrklinke notwendig ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Freigabe- und Spannkontur zumindest bereichsweise frei schwenkbar in Bezug auf die Antriebseinheit lagerbar, wobei die Freigabe- und Spannkontur mit Mitnahmen am Antriebsrad zusammenwirkt. In dieser vorteilhaften Ausgestaltungsform kann in zuverlässiger Weise die Einleitung der Belastung in die Sperrklinke bzw. das Gesperre steuerbar sein. Insbesondere kann mittels der frei beweglichen Freigabe- und Spannkontur eine Kraft erst dann in die Sperrklinke einleitbar sein, wenn die zusätzliche Kraft notwendig ist. Insbesondere ist auch eine impulsartige Einleitung der Federkraft in die Sperrklinke ermöglichbar. Bewegt sich das Antriebsrad von der Ausgangsstellung in die Freigabestellung, so wird vorzugsweise zuerst ein Leerbereich durchlaufen, in dem sich die Steuerkontur am Antriebsrad an die Sperrklinke anlegt und eine Freigabe der Sperrklinke einleitet. Wird nun die Freigabe und Spannkontur genau zu dem Zeitpunkt initialisiert bzw. die Freigabe der Federkraft zu dem Zeitpunkt freigegeben, zu dem die Einleitung der Öffnungsbewegung der Sperrklinke beginnt, so kann mittels der Freigabe und Spannkontur in Kombination mit dem federbelasteten Mittel ein Impuls in die Sperrklinke einleitbar sein. Die losgelöste Bewegbarkeit der Freigabe und Spannkontur ermöglicht somit eine impulsartige Einleitung einer Kraft in die Sperrklinke, so dass ein Entsperren des Gesperres unterstützend ermöglichbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist das federbelastete Mittel mittelbar mittels des Antriebsrads aktivierbar. Liegt in den vorgenannten Ausführungsbeispielen das federbelastete Mittel unmittelbar oder mittelbar am Antriebsrad an und wirkt mit der Sperrklinke zusammen, so wird in dieser Ausgestaltungsvariante das federbelastete Mittel bzw. der Energiespeicher mittels des Antriebsrads freigebbar. Mit anderen Worten ist der Energiespeicher nur dann aktivierbar, wenn beispielsweise ein elektrisches Öffnen des Gesperres einmal oder zum wiederholten Male nicht alleine durch die Bewegung des Antriebsrads ermöglichbar ist oder war. Der Energiespeicher steht dabei in kontinuierlicher Federvorspannung und wird lediglich in dem Falle freigegeben, in dem eine Extremsituation vorliegt und eine zusätzliche Belastung in die Sperrklinke einzuleiten ist.
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In vorteilhafter Weise kann dabei das federbelastete Mittel mittels einer Richtungsumkehr des Antriebsrads aktivierbar sein. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Schließsystems kann mit lediglich einer Antriebseinheit ein elektrisches Öffnen und eine Beaufschlagung der Sperrklinke mit einer unterstützenden Last bzw. Kraft bzw. einem Moment gearbeitet werden. Ausgehend von der Ausgangsstellung des Antriebsrads wirkt der am Antriebsrad befindliche Antriebsnocken bzw. eine Steuerkontur mit der Sperrklinke zusammen und kann durch eine Bewegung der Steuerkontur von der Ausgangsstellung in die Freigabestellung die Sperrklinke freigeben. Ist nun aufgrund einer Extremsituation das regelmäßige Entsperren des Gesperres nicht möglich, so erkennt eine nachgeschaltete Steuereinheit, zum Beispiel infolge eines erhöhten Stromanstiegs und/oder durch eine Abfrage eines Sensors am Gesperre, dass das Gesperre nicht entsperrt bzw. geöffnet wurde, so verfährt die Antriebseinheit bzw. der Motor das Antriebsrad in eine gegensinnige Drehbewegung, wodurch das federbelastete Mittel freigebbar ist. Erst zum Zeitpunkt der Richtungsumkehr, das heißt einer Bewegung ausgehend von der Ausgangsstellung in eine Bewegungsrichtung, die der Freigabestellung entgegengerichtet ist, wird das federbelastete Mittel und somit der Energiespeicher freigegeben. Der Energiespeicher ist dann in der Lage, zum Beispiel eine impulsartige Kraft in die Sperrklinke einzuleiten, so dass ein Entsperren auch in einer Extremsituation ermöglichbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist ein Öffnungshebel vorgesehen, wobei der Öffnungshebel mittels einer weiteren Sperrklinke freigebbar ist. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Öffnungshebels kann ein günstiges Übersetzungsverhältnis für ein Einleiten einer Kraft zum Öffnen der Sperrklinke bzw. zum Trennen der Sperrklinke aus dem Eingriffsbereich mit der Drehfalle bereitstellbar sein. Eine Ausgestaltungsvariante sieht dabei vor, dass mit einer Richtungsumkehr des Antriebsrads eine weitere Sperrklinke betätigbar ist, mittels der der Öffnungshebel freigebbar ist. Der Öffnungshebel steht dabei in Eingriff mit dem federbelasteten Mittel, so dass durch die weitere Sperrklinke, den Öffnungshebel und das federbelastete Mittel ein Energiespeicher mit Freigabemechanismus zur Verfügung steht. Durch die Richtungsumkehr, das heißt die Bewegung des Antriebsrads aus der Ausgangsstellung in die Stellung zur Aktivierung des Energiespeichers wird die weitere Sperrklinke betätigt, so dass der federbelastete Öffnungshebel freigebbar ist. Vorzugsweise wird die weitere Sperrklinke mittels eines Bolzens oder einer weiteren Steuerkontur am Antriebsrad betätigt.
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Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn mittels des Öffnungshebels eine Belastung unmittelbar in die Sperrklinke des Gesperres einleitbar ist. Ist der Öffnungshebel in der Weise angeordnet, dass durch eine Freigabe des Öffnungshebels der Öffnungshebel unmittelbar mit der Sperrklinke in Eingriff bringbar ist, so kann in vorteilhafter Weise eine einerseits impulsartige Belastung in die Sperrklinke einleitbar sein. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Öffnungshebel im Lagerpunkt der mit der Sperrklinkenlagerung übereinstimmt. Das heißt, die Schwenkbewegung des Öffnungshebels entspricht der Schwenkbewegung der Sperrklinke.
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Durch eine Ausbildung zum Beispiel eines langen Hebelarms am Öffnungshebel, wobei an einem äußeren Ende des Öffnungshebels der Energiespeicher bzw. die Feder angreift, und einer Anordnung zum Beispiel eines Bolzens oder einer Kontur an der Sperrklinke in einer Nähe des Schwenkpunkts des Öffnungshebels und der Sperrklinke, kann ein günstiges großes Übersetzungsverhältnis realisiert werden, so dass eine große Kraft zum Entsperren des Gesperres zur Verfügung steht.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante weist das federbelastete Mittel einen Betätigungshebel auf, wobei der Betätigungshebel mit dem federbelasteten Mittel einen Kippmechanismus bildet. Das federbelastete Mittel wirkt in dieser Ausgestaltungsvariante mit einem Betätigungshebel zusammen, wobei der Betätigungshebel in der Art angeordnet ist, dass der Betätigungshebel in Kombination mit der Federbelastung Kipppositionen, das heißt zwei unterschiedliche Lagen einnehmen kann. In einer Ausgangslage des Antriebsrads und einer Ausgangslage des Betätigungshebels liegt der Betätigungshebel zum Beispiel gegen einen Anschlag an. Dabei wird der Betätigungshebel mittels der Federkraft des Energiespeichers in der Ausgangslage gehalten. Eine Steuerkontur am Antriebsrad wirkt dabei wie vorstehend beschrieben und in einem regulären Öffnungsprozess möglich mit der Sperrklinke zusammen und bewegt über die Steuerkontur die Sperrklinke außer Eingriff mit der Drehfalle. Kommt es nun im Falle einer Extremsituation dazu, dass der Steuernocken am Antriebsrad keine ausreichende Kraft zum Entsperren des Gesperres zur Verfügung stellen kann, so bewegt eine Steuerung das Antriebsrad in eine entgegengesetzte Drehrichtung, so dass ausgehend von der Ausgangsstellung des Antriebsrads der Betätigungshebel bewegbar ist.
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Dabei wird der Betätigungshebel aus seiner ersten Festlage, im Eingriff mit dem Anschlag, herausbewegt, wobei ein Umschlagen, das heißt ein Spannen der Feder erfolgt. Das Umschlagen bzw. Umkippen des Betätigungshebels aus der ersten Festlage heraus bewirkt, dass der Betätigungshebel nach dem Erreichen einer Maximalstellung umschlägt bzw. umkippt, wobei die Umkippbewegung des Betätigungshebels in Kombination mit der Federlast dazu nutzbar ist, die Sperrklinke aus dem Eingriffsbereich der Drehfalle herauszubewegen. Ein Umkippen des Betätigungshebels aus einer Festlage heraus in eine Entsperrlage bzw. Umkipplage ermöglicht dabei, dass die Federkraft des Energiespeichers und das Massenmoment des Betätigungshebels benutzt werden kann, um eine impulsartige Beaufschlagung der Sperrklinke zu ermöglichen. Ein Öffnen der Sperrklinke kann somit unterstützt werden. Ist der Betätigungshebel L-förmig ausgebildet und weist einen Betätigungsarm auf, wobei der Betätigungsarm mit der Sperrklinke in Eingriff bringbar ist, so ergibt sich eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung. Eine L-förmige Ausbildung des Betätigungshebels ermöglicht hierbei, dass zusätzlich zu der Federkraft, die auf den Betätigungshebel wirkt, ein Übersetzungsverhältnis am Betätigungshebel ausgebildet ist. Insbesondere kann sich ein Teil der L-förmigen Erstreckung des Betätigungshebels zum Beispiel in Richtung eines Endes der Sperrklinke hin erstrecken, wodurch wiederum ein größeres Hebelmoment auf die Sperrklinke wirken kann. Somit steht einerseits die Federkraft, die Masse des Betätigungshebels und günstige Momentenverhältnis zur Freigabe der Sperrklinke und somit zum Entsperren des Gesperres zur Verfügung.
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Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn der Betätigungshebel ein Massenelement aufweist. Wird das Massenelement am Betätigungshebel angeordnet, und vorzugsweise an einem radialen Ende eines Schenkels des Betätigungshebels angeordnet, so kann zusätzlich durch die impulsartige Aufschlagung des Betätigungshebels auf die Sperrklinke eine zusätzliche Massenkraft auf die Sperrklinke einwirken. Ein Entsperren in einer Extremsituation des Gesperres wird somit zusätzlich unterstützt. In vorteilhafter Weise ist der Betätigungshebel L-förmig ausgebildet, wobei ein langer Arm des L's mit dem Federelement bzw. dem Energiespeicher in Eingriff steht und ein kurzer Arm des L's an seinem axialen Ende das Massenelement trägt, so dass nach einem Umschlagen bzw. Kippen des Betätigungshebels einerseits ein günstiges Hebelverhältnis zur Verfügung steht und andererseits das Massenelement am kurzen Arm des L-förmigen Betätigungshebels einen zusätzlichen Massenimpuls in die Sperrklinke einleiten kann.
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Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn der Kippmechanismus mittels der Antriebseinheit aktivierbar ist. Mit anderen Worten kann mittels zum Beispiel eines Bolzens und/oder einer Steuerkontur oder eines Steuernockens am Antriebsrad die Bewegung des Betätigungshebels aus der Festlage heraus aktiviert werden. In vorteilhafter Weise und erfindungsgemäß erfolgt die Aktivierung des Kippmechanismusses mit lediglich einer Antriebseinheit, nämlich der Antriebseinheit, die für ein regelmäßiges Entsperren des Gesperres zur Verfügung steht.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist der Energiespeicher aus einem Federelement, insbesondere einer Schenkelfeder, einer Blattfeder und/oder einer Spiralfeder, ausgebildet. Der Energiespeicher ist in vorteilhafter Weise aus einem Federelement ausgebildet, wodurch ein dauerstabiles System und insbesondere ein langlebiger Energiespeicher zur Verfügung stellbar ist. Je nach Ausführungsform des Energiespeichers und einem Zusammenwirken mit dem Antriebsrad, kann es vorkommen, dass der Energiespeicher über lange Zeit nicht aktivierbar ist, so dass auch im Falle einer Aktivierung nach einem Zeitraum, auch über mehrere Jahre hinweg, eine volle Funktionsfähigkeit des Energiespeichers zur Verfügung gestellt werden kann. Die Verwendung einer Blattfeder zum Beispiel bei einem Einsatz, in dem der Energiespeicher kontinuierlich mit einer Freigabe und Spannkontur in Eingriff steht, kann vorteilhaft sein, da eine kontinuierliche und beispielsweise Gleitreibung zwischen Freigabe und Spannkontur und Blattfeder herstellbar ist. Lediglich beispielhaft kann beispielsweise eine Spiralfeder als Druckfeder ausgebildet sein, die auf einen Betätigungshebel und/oder einen Öffnungshebel wirkt. Hierdurch ist es auch vorstellbar, dass beispielsweise eine Spiralfeder als Zugfeder auf das Stützmittel, den Öffnungshebel oder Betätigungshebel wirkt. Wesentlich für die Ausführungsform ist, dass der Energiespeicher mittels eines Federelements wirkt, wobei der Energiespeicher in unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlich aktivierbar ist.
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In einer Ausgestaltungsvariante ist der Energiespeicher aktivierbar, insbesondere manuell und/oder elektrisch aktivierbar. In einer Extremsituation wird der Energiespeicher freigegeben, so dass die zusätzliche Kraft aus dem Energiespeicher zum Entsperren des Gesperres zur Verfügung steht. Kann es in einer Ausgestaltungsvariante dazu kommen, dass der Energiespeicher zum Beispiel durch ein Betätigen des Öffnungshebels entladen wird, so kann ein erneutes Laden bzw. Speichern von Energie im Energiespeicher mittels zum Beispiel eines manuellen Mittels, wie beispielsweise eines Schlüssels oder Schraubendrehers und einem Mittel zum Eingreifen in den Energiespeicher möglich sein, den Energiespeicher neu zu aktivieren. Dies kann beispielsweise mittels eines manuellen Spannens der Feder und eines Zurückstellens des federbelasteten Mittels erfolgen. Vorstellbar ist es erfindungsgemäß aber auch, dass der Energiespeicher elektrisch aktivierbar ist. Dabei kann es beispielsweise mittels eines Kupplungssystems und/oder einer Getriebestufe möglich sein, den Energiespeicher mittels des Motors der Antriebseinheit neu zu laden bzw. die Feder zu spannen. Dies kann auch über das federbelastete Mittel selbst, zum Beispiel durch ein Zurückstellen des Betätigungshebels in seine Ausgangs- bzw. Festlage erfolgen. Gemäß der Ausführungsform, indem eine Freigabe- und Spannkontur am Antriebsrad vorgesehen ist, erfolgt zum Beispiel ein elektrisches Aufladen des Energiespeichers. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des elektrisch betätigbaren Schließsystems für ein Kraftfahrzeug ist nun die Möglichkeit geschaffen, eine unterstützende Kraft zum Entsperren des Gesperres zur Verfügung zu stellen, wobei mit konstruktiv wenigen Mitteln und äußerst platzsparend eine Möglichkeit auch zur impulsartigen Einleitung einer Kraft in die Sperrklinke zur Verfügung gestellt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es gilt jedoch der Grundsatz, dass die gezeigten Merkmalskombinationen nicht beschränkend sind, es sind vielmehr beliebige Variationsmöglichkeiten der in der Beschreibung, den Patentansprüchen und den Figuren gezeigten Merkmalen möglicht.
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Es zeigt:
- 1 eine prinzipielle Darstellung einer Sperrklinke mit einem Antriebsrad und einem Energiespeicher in einer Seitenansicht auf das Antriebsrad,
- 2 eine alternative Ausführungsform eines Entsperrmechanismusses zum Betätigen einer Sperrklinke einer prinzipiellen Darstellung und einer Ansicht auf das federbelastete Mittel, das Antriebsrad und die Sperrklinke, wobei die Freigabe und Spannkontur freischwenkbar beweglich am Antriebsrad angeordnet ist.
- 3 eine weitere prinzipielle Darstellung eines unterstützenden Entsperrmechanismusses eines Gesperres mit einem Antriebsrad und einem mit dem Antriebsrad in Eingriff bringbaren Sperrhebels, der mit einem Öffnungshebel zusammenwirkt, und
- 4 eine weitere Ausgestaltungsvariante eines Entsperrmechanismusses, wobei ein Gesperre, ein Antriebsrad und ein Kippmechanismus mit einem federbelasteten Mittel prinzipiell dargestellt ist.
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In der 1 ist eine prinzipielle Darstellung auf einen Entsperrmechanismus 1 eines elektrisch betätigbaren Schließsystems eines Kraftfahrzeugs wiedergegeben. Die prinzipielle Darstellung zeigt eine Sperrklinke 2, die mit einem Antriebsrad 3 in Wirkverbindung steht. Auf das Antriebsrad wirkt ein Stützmittel 4, wobei das Stützmittel 4 entweder selbst als Federelement ausgebildet ist oder mittels eines Federelements mit einer Kraft F eines Federelements belastbar ist. Die Sperrklinke 2 ist Teil eines Gesperres, wobei die in der 1 dargestellte Position der Sperrklinke 2 die Position der Sperrklinke zeigt, bei der die Sperrklinke 2 im sperrenden Eingriff mit der Drehfalle steht. Das heißt, die 1 zeigt eine Rastposition des Gesperres.
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Das Antriebsrad 3 ist Teil einer Antriebseinheit 5 bestehend aus einem Elektromotor 6, einer Schnecke 7 und dem Antriebsrad 3. Eine derartige Antriebseinheit 5 ist bekannt und beispielsweise im zitierten Stand der Technik beschrieben. Auf dem Antriebsrad 3 ist eine Steuerkontur 7 angeordnet, wobei die Steuerkontur 7 zum Beispiel einstückig mit dem aus Kunststoff hergestellten Antriebsrad ausgebildet ist. Mittels der Steuerkontur 7 ist die Sperrklinke 2 in Richtung des Pfeils P im Uhrzeigersinn herum verschwenkbar, wobei nach einem Verschwenken der Sperrklinke 2 in Richtung des Pfeils P das Gesperre entsperrbar ist. Zum Entsperren verfährt das Antriebsrad 3 ebenfalls im Uhrzeigersinn. Ausgehend von der in der 1 dargestellten Ausgangslage A dreht sich das Antriebsrad 3 im Uhrzeigersinn hin zu einer Freigabelage FR das Gesperre entsperrt vorliegt. Kann das Gesperre nicht entsperrt werden, so tritt der erfindungsgemäße Entsperrmechanismus 1 in Kraft, wobei ein federbelastetes Mittel 8 mit der Sperrklinke 2 in Wirkverbindung gebracht wird.
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Ausgehend von der Ausgangslage A liegt die Steuerkontur 7 an einem Anschlag 9 an und das federbelastete Mittel 8 wird von einer Freigabe und Spannkontur in der in der 1 gezeigten Position gehalten. Verdreht sich nun die Steuerkontur 7 angetrieben durch die Antriebseinheit 5 im Uhrzeigersinn, so wird die Drehbewegung des Antriebsrads durch das federbelastete Mittel 8 unterstützt, wobei die Federkraft F auf die Freigabe- und Spannkontur 10 einwirkt. In der gestrichelten Darstellung des federbelasteten Mittels 8' liegt die Freigabe- und Spannkontur 10 an der Sperrklinke 2 an, so dass eine zusätzliche Kraft F zu der Antriebskraft der Antriebseinheit 5 auf die Sperrklinke 2 einwirkt. Somit ist ein unterstützendes Öffnen des Gesperres ermöglichbar. Nach einem Entsperren des Gesperres verfährt die Steuerkontur 7 bis zu einem Anschlag 11, so dass ein vollständiges Öffnen der Drehfalle ermöglichkbar ist.
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Bei einem Zurückstellen des Antriebsrads 3 wird das federbelastete Mittel 8 unter Zuhilfenahme der Freigabe- und Spannkontur 10 erneut gespannt, so dass wieder eine unterstützende Kraft zum Entsperren des Gesperres bereitsteht.
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Wie aus der 1 zu erkennen, wirkt die Kraft F derart, dass die Kraft F lang durch den Drehpunkt 12 des Antriebsrads 3 verläuft, so dass keine zusätzliche Belastung in das Antriebsrad 3 und/oder die Sperrklinke 2 in der Ausgangslage A in den Entsperrmechanismus 1 eingeleitet wird.
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In der 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Entsperrmechanismusses 13 wiedergegeben. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß der 1 ist in der 2 die Freigabe- und Spannkontur 14 als separates Bauteil und freibeweglich in Bezug auf das Antriebsrad 3 im Entsperrmechanismus 13 angeordnet. Die Freigabe- und Spannkontur liegt dabei gegen eine Mitnahme 15 an. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wirkt die Kraft F durch den gemeinsamen Lagerpunkt 12 von Antriebsrad 3 und Freigabe- und Spannkontur 14.
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Wird nun ausgehend von der in der 2 dargestellten Ausgangslage des Antriebsrads 3 das Antriebsrad 3 im Uhrzeigersinn herum verschwenkt, so gelangt zuerst die Steuerkontur 7 mit der Sperrklinke 2 in Eingriff. Kann die Steuerkontur 7 die Sperrklinke 2 nicht betätigen bzw. in Richtung des Pfeils P aus dem Eingriffsbereich der Sperrklinke herausbewegen, so gelangt eine weitere Mitnahme 16 mit der Freigabe- und Spannkontur 14 in Eingriff und verschwenkt die Freigabe- und Spannkontur ebenfalls im Uhrzeigersinn. Durch die Federbelastung des federbelasteten Mittels 8 wird nun die Freigabe- und Spannkontur 14 betätigt, wobei durch die freie Verschwenkbarkeit der Freigabe- und Spannkontur 14 eine impulsartige Beaufschlagung der Sperrklinke 2 erfolgen kann. In jedem Fall steht die Kraft F zum Entsperren des Gesperres mittelbar über die Freigabe- und Spannkontur 14 zur Verfügung. Nach einem Entsperren des Gesperres wird das Antriebsrad 3 wie vorstehend beschrieben wieder in die in der 2 gezeigte Ausgangslage zurückverschwenkt, so dass in Bezug auf die Federkraft F aus dem federbelasteten Mittel 8 erneut keine Kraft in das Gesperre bzw. das Antriebsrad einleitet, da der Kraftvektor Kraftkomponente F durch den Lagerpunkt 12 des Entsperrmechanismusses 13 verläuft.
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In der 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Entsperrmechanismusses 17 wiedergegeben. Gezeigt ist ein Gesperre 18 aus einer Sperrklinke 2 und einer Drehfalle 19, wobei die Sperrklinke 2 in einer Rastposition mit der Drehfalle 19 wiedergegeben ist. Zusätzlich dargestellt ist ein Antriebsrad 3, eine weitere Sperrklinke 20 sowie ein Öffnungshebel 21.
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Das Antriebsrad 3 wird zum Entsperren des Gesperres 18 wie vorstehend beschrieben im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils P1 bewegt. Sollte es aufgrund einer Extremsituation dazu kommen, dass die Sperrklinke 2 nicht aus dem Eingriffsbereich 22 mit der Drehfalle 19 herausbewegt werden kann, so detektiert zum Beispiel ein Sensor an der Drehfalle 19 und/oder eine nicht dargestellte Steuereinheit eine Überlast an der Antriebseinheit 5, wodurch ein Signal erzeugt wird, das das Antriebsrad 3 in eine entgegengesetzte Richtung in Richtung des Pfeils P2 bewegt wird. Die Bewegung des Antriebsrads 3 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt, dass die weitere Sperrklinke 20 um den Lagerpunkt 23 herum im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Diese Bewegung wird zum Beispiel und in dieser Ausführungsform durch einen Bolzen 24 ermöglicht, so dass ein Öffnungshebel 21 freigebbar ist.
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Die Freigabe des Öffnungshebels 21 bewirkt, dass die Kraft F aus dem Energiespeicher freigegeben wird, wodurch der Öffnungshebel 21 eine Schwenkbewegung in Richtung des Pfeils P3 im Uhrzeigersinn vollführt. Durch die Bewegung des Öffnungshebels 21 gelangt der Öffnungshebel 21 mit einem Bolzen 25 in Eingriff. Der Bolzen 24 ist an der Sperrklinke 2 befestigt, so dass die Kraft F aus dem Energiespeicher mittels des Öffnungshebels 21 auf die Sperrklinke 2 übertragbar ist. Durch die Gegenuhrzeigersinnbewegung P2 des Antriebsrads 3 ist somit ein Freigeben des Energiespeichers ermöglichbar, wodurch ein unterstützendes Öffnen des Gesperres 18 ermöglichbar ist.
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In der 4 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante eines Entsperrmechanismusses 26 in einer prinzipiellen Darstellung wiedergegeben. Gleiche Bestandteile sind hier ebenfalls mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Drehfalle 19 ist um einen Lagerpunkt 27 schwenkbar im Kraftfahrzeugschloss angeordnet, wobei die Drehfalle 19 mittels der Sperrklinke 2 in einer zum Beispiel Hauptrastposition gehalten in der 4 wiedergegeben ist. Ein Antriebsrad 3 kann über eine Steuerkontur 28 mit der Sperrklinke 2 in Eingriff gebracht werden. Ausgehend von einer Ausgangslage A kann mittels der Steuerkontur 28 ein Entsperren des Gesperres 18 erfolgen. Dazu wird das Antriebsrad 3 aus der Ausgangslage heraus im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeils P2 in eine Freigabelage hin verschwenkt. Zum Erreichen der Freigabelage und insbesondere zum Entsperren des Gesperres 18 gelangt die Steuerkontur 28 mit der Sperrklinke in Eingriff. Sollte detektiert werden, dass die Sperrklinke nicht bewegt werden kann, so verfährt die Antriebseinheit 5 das Antriebsrad 3 zurück in die Ausgangslage A und über die Ausgangslage hinaus im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils P1, wodurch der Bolzen oder Zylinderstift 29 mit dem Betätigungshebel 30 in Eingriff gelangt.
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Der Betätigungshebel 30 liegt unter Federvorspannung F zum Beispiel an einem Anschlag 31 an, so dass eine feste Lage des Betätigungshebels 30 im Schließsystem bzw. Entsperrmechanismus 26 einnehmbar ist. Wird nun der Betätigungshebel 30 aus der in der 4 gezeigten Festlage heraus verschwenkt, so kippt das durch die Kraft F auf den Betätigungshebel 30 wirkende Moment in Richtung der Kraft F', wodurch der Betätigungshebel 30 im Uhrzeigersinn durch die Kraft F bzw. F' beschleunigt wird. Der Betätigungshebel 30 ist L-förmig aufgebaut, wobei ein kurzer L-Schenkel 32 an seinem axialen Ende ein Massenelement 33 aufweist, das mit der Sperrklinke 2 in Eingriff bringbar ist. Die durch den Bolzen initialisierte Stellbewegung des Betätigungshebels 30 wird durch den L-Schenkel 32 und das Massenelement 33 in einen Impuls auf die Sperrklinke umgewandelt, so dass ein impulsartiges Öffnen bzw. Entsperren des Gesperres ermöglichbar ist. Der beschriebene Kippmechanismus ermöglicht dabei, auch durch die Lagerung 34 des Energiespeichers ein beschleunigtes Bewegen des Betätigungshebels 30, wodurch ein unterstützendes Öffnen bzw. Entsperren des Gesperres 18 ermöglichbar ist.
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Ein Aktivierungsmittel 35 ist in der 4 angedeutet, wobei das Aktivierungsmittel ein manuelles Aktivierungsmittel ist, das beispielsweise durch eine schlitzförmige Öffnung 36 und mittels eines Schlüssels oder Schraubenziehers wieder aktivierbar ist. Aktivieren heißt hierbei, dass der Energiespeicher neu geladen wird bzw. die Feder spannbar ist bzw. der Betätigungshebel 30 wieder in die Festlage gegen den Anschlag 31 zurückstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 13, 17, 26
- Entsperrmechanismus
- 2
- Sperrklinke
- 3
- Antriebsrad
- 4
- Stützmittel
- 5
- Antriebseinheit
- 6
- Elektromotor
- 7
- Steuerkontur
- 8, 8'
- federbelastetes Mittel
- 9, 10
- Anschlag
- 10, 10', 14
- Freigabe- und Spannkontur
- 15, 16
- Mitnahme
- 12, 23, 27, 34
- Lagerpunkt
- 18
- Gesperre
- 20
- weitere Sperrklinke
- 21
- Öffnungshebel
- 22
- Eingriffsbereich
- 24, 25, 29
- Bolzen
- 30
- Betätigungshebel
- 31
- Anschlag
- 32
- kurzer L-Schenkel
- 33
- Massenelement
- 35
- Aktivierungsmittel
- 36
- Öffnung
- F, F'
- Kraft
- P, P1, P2
- Pfeil
- A
- Ausgangslage
- FR
- Freigabelage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3333746 A1 [0009]
- DE 102015205345 A1 [0010]
