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Die
Erfindung betrifft eine Türbremse
für ein Kraftfahrzeug,
aufweisend einen von einem Aktuator zwischen einem Bremszustand
und einem Freigabezustand betätigbare
Bremseinrichtung.
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Derartige
Türbremsen
sind beispielsweise aus
DE
44 35 720 A1 und
DE
196 22 110 A1 bekannt. Es handelt sich dabei um sogenannte "aktive" Türbremsen,
die durch einen steuerbaren Antrieb, beispielsweise in der Form
eines Elektromagneten oder eines Elektromotors betätigt werden,
und bei denen die Bremseinrichtung an der Fahrzeugkarosserie oder
an der Fahrzeugtür
angeschlossen ist und auf ein stangenartiges Element einwirkt, welches
an dem Gegenstück
zu Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugtür, also an der Fahrzeugtür bzw. der
Fahrzeugkarosserie, angeschlossen ist.
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So
weist
DE 196 22 110
A1 eine Bremsstange auf, auf die eine Klemmeinrichtung
wirkt. Demgegenüber
ist in
DE 44 35 720
A1 als stangenartiges Element eine Gewindespindel vorgesehen
mit einer Spindelmutter, auf die eine Bremseinrichtung wirkt. Das
Problem bei derartigen Türbremsen
des Stands der Technik ist, dass sie aktiviert und deaktiviert werden
müssen.
Man könnte
sich vorstellen, das über
einen handbetätigbaren
Schalter zu lösen.
Das ist aber insofern problematisch, als dass Fahrzeugtüren beim Öffnen und
Schließen
an den unterschiedlichsten Stellen gegriffen werden. So greifen
Benutzer beim Öffnen
der Tür
von außen
aus dem geschlossenen Zustand zwar grundsätzlich an dem Türgriff an
und öffnen
die Tür
bis zur gewünschten
Position. Ist aber die Tür
bereits ein gewisses stückweit
geöffnet,
so greift nur noch ein geringer Anteil der Benutzer nach dem Türgriff.
Häufig
wird die Tür
an einer beliebigen Stelle gegriffen und geöffnet. Eine Kopplung der aktiven
Türbremse
mit dem Türgriff
würde den
Benutzer zwingen, zur Überwindung
des Bremswiderstands der aktiven Türbremse grundsätzlich an
dem Türgriff anzugreifen.
Das ist ein unerwünschter
Zustand. Schlimmer noch ist die Situation beim Schließen der Tür, wo häufig die
Tür nur
aus dem geöffneten
Zustand zugeworfen wird, so dass ein Benutzer typischerweise die
Tür nuur
zu Beginn des Schließens kurz
angreift und ihr einen entsprechenden Schließimpuls vermittelt. Selbst
wenn der Benutzer zum Schließen
der Tür
am Türgriff
angreifen würde,
würde unmittelbar
nach dem Loslassen der Tür
die Türbremse
einsetzen und das Zuschlagen der Tür verhindern.
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Andererseits
sind bei heute gebräuchlichen Fahrzeugtüren mechanische
Rastsysteme bekannt, die zwischen dem Schließzustand und dem Endanschlag
eine oder mehrere Rastpositionen aufweisen, in denen die Tür im teilweise
geöffneten
Zustand festgehalten sein kann. Die einzelnen Rastpositionen sind
durch die spezielle Konstruktion festgelegt, was insbesondere dann
nachteilig ist, wenn die Tür
in einem Zwischenzustand offengehalten sein soll, an dem keine Rastposition
vorgesehen ist. Wegen der geometrischen Gestaltung wird eine in
einer Zwischenposition befindliche Tür, die auch nur leicht angestoßen wird,
häufig
in die nächste
Rastposition gezogen ("beschleunigt"), was bei engen
Parksituationen dazu führen
kann, dass es erst dadurch zu einem Anschlagen der Tür bei einem
benachbarten Fahrzeug kommt.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Türbremse
bereitzustellen, die in beliebigen Positionen den haptischen Eindruck
einer Rastposition vermittelt und die dennoch in der gewohnten Weise
geöffnet
und geschlossen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei der vorangehend beschriebenen Türbremse dadurch gelöst, dass
eine Freigabeeinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Aktuator verbunden
ist und derart ausgebildet ist, dass sie im eingebauten Zustand
der Türbremse
in dem Kraftfahrzeug einen für
die auf die Tür
aufgebrachte Bewegungskraft charakteristischen Wert erfassen kann
und unterhalb eines Schwellenwerts ein Bremsen der Bremseinrichtung
veranlasst und bei dem Überschreiben
des Schwellenwerts veranlasst, dass die Bremseinrichtungen in den
Freigabezustand verbracht wird. Die Freigabeeinrichtung weist einen
kraftabhängigen
Schalter auf, der derart mit dem Aktuator verbun den ist, dass dieser
bei der Schwellenwertüberschreitung
die Bremseinrichtung freigibt bzw. bei einem Unterschreiten dieses Schwellenwerts
dieses als Zeichen dafür
auffasst, dass die Tür
nicht weiter bewegt werden soll, und entsprechend ein Eingreifen
der Bremse veranlasst. Der gesetzte Schwellenwert vermittelt dem
Benutzer den Eindruck einer üblichen
Rastposition, denn sobald der Benutzer die erforderliche Kraft zur Überschreitung
des Schwellenwerts aufgebracht hat, läßt sich die Tür problemlos
weiter bewegen. Andererseits wird die Tür bei Unterschreiten dieser
Bewegungskraft durch die Bremseinrichtung festgelegt und es kommt
nicht zu dem obengenannten Effekt, dass die Tür in eine knapp daneben liegende
Rastposition gezogen wird.
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Vorzugsweise
weist die Freigabeeinrichtung ein Federelement auf, dessen Federkraft
bzw. dessen Federkraftverlauf den Schwellenwert definiert. Alternativ
kann man einen Kraftaufnehmer als Schalter vorsehen. Die Lösung mit
einem Federelement ist eine konstruktiv sehr einfache und auch sehr
kostengünstige
Lösung.
Man kann kombiniert mit dem Federelement beispielsweise einen Näherungsschalter oder
einen Kontaktschalter, beispielsweise einen Mikrokontaktschalter
verwenden. Wird die Feder aus einer Rastposition der Tür durch
eine Bewegung der Tür
gegen die Federkraft soweit komprimiert, dass der Schwellenwert überschritten
wird, löst
der Schalter aus und veranlasst den Aktuator, die Bremswirkung aufzuheben.
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Es
ist günstig,
wenn die Schwellenwerte unterschiedlich sind, je nachdem ob die
Tür aus
einem Bremszustand, d.h. aus einer Rastposition, bewegt werden soll
oder aus einem Bewegungszustand in die Rastposition übergehen
soll. Insbesondere ist es günstig,
wenn der Schwellenwert für
den Übergang
in die Rastposition niedriger liegt als der Schwellenwert für den Übergang
aus der Rastposition in den Bewegungszustand.
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Vorzugsweise
weist die Bremseinrichtung eine mit einer Bremsstange zusammenwirkende
Umschlingungsfeder auf. Eine Bremsstange als stangenartiges Element
ist beispielsweise aus der vorangehend genannten
DE 196 22 110 A1 bekannt.
Dort ist eine federbelastete Klemmeinrichtung vorgesehen, die mit
dieser Bremsstange zusammenwirkt. Eine derartige Konstruktion ist
kostenauf wendig und relativ wartungsintensiv. Bei der erfindungsgemäßen Lösung mit
einer Umschlingungsfeder kann ein besseres Ergebnis mit geringerem
Aufwand erzielt werden. Umschlingungsfedern sind relativ einfach
und kostengünstig
und dennoch mit relativ geringen Toleranzen herzustellen. Sie können beispielsweise
aus rundem oder rechteckförmigem
Federdraht gewickelt sein. Dabei ist es besonders günstig, die
beiden Federenden in Tangentialrichtung etwas wegstehen zu lassen,
um Angriffspunkte zum Öffnen
und Schließen der
Feder bereitzustellen. Die Feder kann grundsätzlich so ausgelegt sein, dass
sie in ihrer entspannten Situation die Bremsstange freigibt. Es
ist jedoch bevorzugt, die Feder so auszulegen, dass sie in ihrer entspannten
Position die Bremsstange festlegt. Dabei ist es besonders günstig, die
Bremskraft so einzustellen, dass ein Öffnen und Schließen der
Tür trotz gebremster
Bremseinrichtung mit einem erhöhten Kraftaufwand
möglich
ist, um im Falle des Versagens der Türbremse, bei einem Stromausfall
oder bei einem Unfall die Tür
dennoch öffnen
und schließen
zu können.
Bei
DE 196 22 110
A1 ist eine derartige Betätigung nur in Öffnungs-
bzw. Schließrichtung
möglich,
da in die entgegengesetzte Richtung ein selbsthemmender Effekt eintritt.
Es liegt auf der Hand, dass das in der Praxis mit erheblichen Nachteilen
verbunden ist.
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Vorzugsweise
ist eine Buchse zwischen Bremsstange und Umschlingungsfeder vorgesehen. Besonders
bevorzugt ist diese Buchse aus einem stärker verschleißenden Material
als Bremsstange und/oder Umschlingungsfeder. Verschleißt tritt
dann in erster Linie an der Buchse und nicht an der Bremsstange
und/oder der Umschlingungsfeder auf. Die Buchse kann kostengünstig ersetzt
werden. Es ist besonders bevorzugt, die Buchse aus einem Kunststoffmaterial
herzustellen. Die Buchse ist vorzugsweise ausreichend dünn bzw.
mit entsprechenden Schwächungsstellen
versehen, dass die Umschlingungsfeder den Innendurchmesser der Buchse
im Bremszustand gegen die Bremsstange drückt. Die Buchse kann auch in
Längsrichtung
oder schräg
geschlitzt sein.
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Vorzugsweise
weist der Aktuator einen Elektromotor mit einem Abtriebsritzel und
zwei geführte Zahnstangen
auf, die mit dem Abtriebsritzel in Eingriff sind und jeweils mit
einem Ende der Umschlingungsfeder zusammenwirken. Die Zahnstangen
können beispielsweise
in dem Gehäuse
des Aktuators bzw. in dem Gehäuse
der Bremseinrichtung geführt
sein. Die Zahnstangen sind an gegenüberliegenden Seiten des Abtriebsritzels
mit diesem in Eingriff, so dass sie sich bei einer Drehung des Abtriebsritzels
in entgegengesetzte Richtungen bewegen und dabei die Federenden
auseinander- oder zusammendrücken. Alternativ
kann auch beispielsweise ein Elektromagnet als Aktuator vorgesehen
sein.
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Vorzugsweise
ist das Federelement für
den Schwellenwert zwischen der Bremsstange und einer Befestigung
der Türbremse
vorgesehen und weiter vorzugsweise ist ein Schalter vorgesehen ist,
der beim Überschreiten
einer vorgegebenen Federauslenkung veranlasst, dass die Bremseinrichtung
in den Freigabezustand verbracht wird. Der Begriff Befestigung der
Türbremse
ist in diesem Zusammenhang sehr breit zu sehen. Insbesondere sollen
damit alle karosserie- bzw. fahrzeugtürfesten Elemente der Türbremse
bezeichnet sein. So kann das Federelement beispielsweise gegen das
Gehäuse
der Türbremse
wirken. Als zweiter Anschlag bietet sich die Bremseinrichtung bzw.
die Umschlingungsfeder an, die im Bremszustand relativ zu der Bremsstange
festgelegt ist.
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Vorzugsweise
ist das Federelement in einer Richtung im wesentlichen parallel
zu einer Längsachse
der Bremsstange angeordnet und weiterhin vorzugsweise sind bezogen
auf die Längsrichtung
der Bremsstange auf beiden Seiten der Bremseinrichtung ein Federelement
vorgesehen. Diese Anordnung aus zwei entgegengesetzt wirkenden Federelementen
dient praktisch als elastisch nachgiebige Zentriereinrichtung, bei
der ohne Kraftbeaufschlagung, d.h. in der Gleichgewichtsposition
zwischen den beiden Federn, die Bremseinrichtung im Eingriff ist.
In jede Bewegungsrichtung kann ein Schalter vorgesehen sein, der
bei einem Überschreiten
des Schwellenwerts in diese Richtung den Bremseingriff der Bremseinrichtung
aufhebt.
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Das
Federelement kann eine Schraubenfeder, eine Blattfeder, etc. aus üblichem
Federmaterial sein. Man kann sich auch vorstellen, die Federelemente
in Form von Biegebalken aus Kunststoffmaterial als integrales Bestandteil
einer Gehäusekonstruktion
auszubilden. Letzteres ist eine besonders kostengünstige Variante,
da in entsprechend hohen Stückzahlen
derartige Teile beispielsweise im Spritzgussverfahren sehr kostengünstig hergestellt
werden können
und der Montageaufwand beträchtlich
verringert sein kann.
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Vorzugsweise
ist die Freigabeeinrichtung derart ausgebildet, dass sie eine vorbestimmte Bremskraft
an der Bremseinrichtung erzeugen kann, die zwischen der maximalen
Bremskraft und der Bremskraft im Freigabezustand der Bremseinrichtung
liegt. Oder anders ausgedrückt,
kann es günstig sein,
die Freigabeeinrichtung derart auszubilden, dass eine dosierte Bremswirkung
möglich
ist.
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Es
kann auch günstig
sein, ein Zeitschaltelement vorzusehen, das, insbesondere wenn die
Tür aus
einer Rastposition in Richtung Schließposition bewegt wird, nach
einer erfolgten Freigabe der Bremseinrichtung die Bremseinrichtung
für eine
bestimmte vorgegebene Zeitspanne, beispielsweise weniger als 7 Sekunden,
vorzugsweise weniger als 5 Sekunden und besonders bevorzugt weniger
als 3 Sekunden in der Freigabeposition hält. Das ermöglicht beispielsweise ein besonders
leichtes Schließen
der Tür
sobald eine Rastposition überwunden
wurde. Es kann auch günstig
sein, die Freigabeeinrichtung so auszubilden, dass sie für einen
entsprechenden Zeitraum eine vorgegebene dosierte Bremskraft, die
geringer ist als die Maximalbremskraft bereitstellt. Die Türbremse
kann eine elektronische Steuerung beispielsweise in der Form eines
Mikroprozessors beinhalten, der abhängig von verschiedenen Eingabewerten, beispielsweise
unterschiedlichen Sensorwerten bestimmte Bremskraftverläufe oder
bestimmtes Brems/Freigabe-Verhalten der Türbremse veranlasst. Die Steuereinrichtung
kann zusätzlich
einen Speicher aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug aufweisend eine mit
einem Scharnier an der Fahrzeugkarosserie angeschlossene Tür und eine
erfindungsgemäße Türbremse.
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Vorzugsweise
weist das Kraftfahrzeug einen Sensor zur Erfassung der Winkelposition
der Tür
und einen Datenspeicher für
winkelpositionsabhängige Bremskraftverläufe auf.
Ein Bremskraftverlauf kann beispielsweise so ausgelegt sein, dass
er zu Beginn der Türöffnung ein
relativ leichtes Öffnen
der Tür
zuläßt und mit
zunehmendem Öffnungswinkel
dem Öffnen
eine zunehmende Kraft entgegensetzt. So kann beispielsweise ein
Ansteigen des Bremskraftverlaufs vor einem endgültigen Türanschlag vorgesehen sein.
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Vorzugsweise
weist das Fahrzeug einen Querneigungssensor und besonders bevorzugt
einen Datenspeicher für
querneigungsabhängige Bremskraftverläufe auf.
Stellt man ein Fahrzeug an einer Schräge ab, so fällt die nach unten gerichtete Tür durch
die Schwerkraft häufig
ohne weiteres Zutun des Benutzers auf, was besonders leicht zu einem
Anschlagen der Tür
an einem Hindernis führen kann.
Umgekehrt läßt sich
die nach oben zu öffnende Tür häufig nur
sehr schwer öffnen.
Die erfindungsgemäße Türbremseinrichtung
kann in einem gewissen Maße
diesen Schwerkrafteffekt kompensieren zumindest dahin gehend, dass
sie die von der Schwerkraft unterstützte Tür so weit abbremst, dass die
Tür dem
Benutzer nicht durch die Schwerkraft aus der Hand gezogen wird.
Eine derartige Türbremse
kann besonders bevorzugt mit sehr leichtgängigen Türscharnieren eingesetzt werden,
insbesondere bei bei einem normalen Öffnen in der Ebene zur Erzielung des
gewohnten haptischen Eindruckes einer Fahrzeugtür die Fahrzeugtür dosiert
gebremst ist. Diese dosierte Bremswirkung kann aufgehoben oder gemindert
sein, wenn bei schräg
stehendem Fahrzeug die Tür
gegen die Schwerkraft geöffnet
werden soll.
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Vorzugsweise
weist das Kraftfahrzeug ferner einen Tür-Abstandssensor zum Erfassen
des Abstands der Tür
von einem im Schwenkbereich der Tür befindlichen Hindernis auf,
der vorzugsweise derart an die Freigabeeinrichtung angeschlossen
ist, dass die Türbremse
bei dem Unterschreiten eines vorgegebenen Abstands eine Bremskraft
auf die Bremsstange aufbringt. Eine derartige Ausbildung kann ein unbeabsichtigtes
Anschlagen der Fahrzeugtür
an einem Hindernis relativ zuverlässig verhindern.
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Vorzugsweise
weist das Kraftfahrzeug ein schlüsselloses
Zugangssystem ("keyless
entry") auf, das
mit der Türbremse
gekoppelt ist. So kann die Kopplung derart ausgebildet sein, dass
nach dem Betätigen
des schlüssellosen
Zugangssystems die Türbremse,
z.B. für
einen gewissen Zeitraum, beispielsweise 5 Sekunden bis 1 Minute
und vorzugsweise ca. 5 Sekunden bis 30 Sekunden, in den Freigabezustand
geschaltet wird. Das ermöglicht
ein besonders einfaches Öffnen
der Tür
nach dem Betätigen
des schlüssellosen
Zugangssystems. Die Schaltung kann beispielsweise derart vorgenommen
sein, dass nach dem tatsächlichen
Bewegen der Tür
der Timer automatisch gestoppt wird, bzw. unmittelbar nach dem Unterschreiten
des Schwellenwerts die Bremseinrichtung aktiviert wird, obwohl gegebenenfalls
die vorgegebene Zeitspanne seit Betätigung des schlüssellosen
Zugangssystems noch nicht abgelaufen ist. In ähnlicher Weise kann die Türbremse
mit dem Türgriff/Türöffner gekoppelt
sein, so dass nach der Betätigung
des Türöffners,
durch den das Türschloss
entriegelt wird, die Tür
z.B. für
eine bestimmte vorgegebene Zeit, gegebenenfalls bis zur tatsächlichen
Bewegung der Tür,
ungebremst ist.
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Vorzugsweise
ist bei dem Kraftfahrzeug zwischen der Fahrzeugkarosserie und der
Tür eine
Türöffnungsfeder vorgesehen, die derart ausgelegt ist, dass
sie die Tür
bei einem Öffnen
oder unvollständigen
Schließen
des Türschlosses
in einen Vorrastzustand, in dem die Tür leicht aber deutlich sichtbar
geöffnet
ist, bewegt und wobei die Türbremse
derart ausgelegt ist, dass sie zwischen dem Schließzustand und
dem Vorrastzustand der Tür
keine Bremskraft auf die Bremsstange aufbringt. Bei aktuellen Fahrzeugtüren kommt
es ab und an zu sogenannten "Scheinschließungen", was heißt, dass
die Tür
zwar optisch geschlossen ist, jedoch das Türschloss die Tür nicht
hält. Das
ist ein gefährlicher
Zustand, da die Tür
unvermittelt, beispielsweise beim Kurvenfahren, öffnen kann. Die erfindungsgemäße Türöffnungsfeder
verhindert, dass die Tür
in diesem Zustand verbleibt, sondern bewegt die Tür wieder
in eine Öffnungsposition.
Dabei reicht ein Türöffnungswinkel von
etwa 3–5°. Ein solcher
Türöffnungswinkel
ist ausreichend, um optisch sofort zu erkennen, dass die Tür noch offen
ist. Um eine sichere Öffnung
bis in den Vorrastzustand zu gewährleisten,
ist es günstig,
die Türbremse
erst ab dem Vorrastzustand in Bremseingriff zu bringen. Es ist grundsätzlich günstig, die
Türbremse
erst ab einer entsprechenden Öffnungswinkelposition
von 3–5° wirken zu
lassen. Zum einen ist dadurch das Öffnen der geschlossenen Tür generell erleichtert,
da sich die Tür
aus der Schließposition häufig nicht
so leicht bewegen läßt, wie
aus einer schon etwas geöffneten
Position. Zu dem zu überwindenden
Schwellenwert der Freigabeeinrichtung kommt noch die für die Öffnung der
Tür aus
dem geschlossenen Zustand auf zubringende Kraft. Besonders krass
kann das im Falle eines Unfalls sein, wo es häufig durch Verschiebungen der
Karosserie zu einer Verklemmung kommt. Auch um zu vermeiden, dass
bei einem Unfall die Verklemmung der Tür noch durch die Türbremse
verstärkt
wird und damit ein Öffnen
der Tür
gar nicht mehr möglich
ist, ist es bevorzugt, die Bremswirkung der Tür erst ab einem gewissen Öffnungszustand
einsetzen zu lassen. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass
es günstig
sein kann, die Türbremse
grundsätzlich
so auszulegen, dass die Bremswirkung erst ab einer gewissen Vorraststellung
einsetzt, d.h. erst dann einsetzt, wenn die Tür über diese Vorraststellung hinaus
bewegt wird. Ein wesentlicher Grund dafür ist insbesondere die Ausfallsicherheit
bei einem Unfall. Das kann beispielsweise dadurch realisiert sein,
dass die Bremsstange für
die Länge
bis zur Vorraststellung einen verglichen mit dem Rest der Bremsstange
geringen Durchmesser aufweist.
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Die
Türöffnungsfeder
hat weiter den Vorteil, dass bei einem schlüssellosen Zugangssystem nach der
Betätigung
dieses Zugangssystems das Schloss entriegelt werden kann und die
Tür bis
in die Vorraststellung aufspringen kann. Auch das wird durch das Einsetzen
der Bremskraft erst ab der Vorraststellung erleichtert. Zudem kann,
beispielsweise nach Erreichen der Vorraststellung wie vorangehend
bereits geschildert, die Bremseinrichtung für einen gewissen Zeitraum in
die Freigabeposition verbracht werden, um ein anschließendes Öffnen der
Tür leichter
zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
ist ein Erschütterungssensor vorgesehen,
der mit der Türbremse
derart gekoppelt ist, dass er bei einer übermäßigen Erschütterung eine Freigabe der Klemmeinrichtung
der Türbremse bewirkt.
Der Erschütterungssensor
kann beispielsweise der Sensor sein, der den Airbag auslöst. Auch durch
eine derartige Konstruktion ist ein Öffnen der Tür beispielsweise nach einem
Unfall erleichtert.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass einzelne Merkmale der vorliegenden
Erfindung, insbesondere die Verwendung einer Bremsstange mit Umschlingungsfeder,
die Kombination einer Türbremse
mit bestimmten Sensoren oder das Vorsehen einer Datenspeichereinrichtung
für bestimmte
Bremskraftverläufe
einer Tür bremse,
aber auch die Türöffnungsfeder und/oder
das Einsetzen der Türbremse
erst bei Erreichen einer bestimmten Vorraststellung für sich alleine
und insbesondere ohne die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche als
erfinderisch angesehen werden.
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Die
Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand
eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es
zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine
erfindungsgemäße Türbremse;
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2 einen Schnitt durch die
erfindungsgemäße Türbremse
gemäß Linie
2-2 von 1;
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3 einen weiteren Schnitt
durch die erfindungsgemäße Türbremse
gemäß 1 in einer Ebene rechtwinklig
zur Bremsstange; und
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4 eine Ausschnittansicht
von Teilen der erfindungsgemäßen Türbremse.
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Der
Schnitt von 1 zeigt
eine Türbremse 2 für die Tür eines
Kraftfahrzeugs, aufweisend eine von einem Aktuator 4 zwischen
einem Bremszustand und einem Freigabezustand betätigbare Bremseinrichtung 6.
Man erkennt ferner eine Bremsstange 8, die an ihrem einen
Ende an einem von Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugtür gelenkig
angeschlossen ist. Die Bremsstange ist von der Bremseinrichtung 6 umgeben.
Die Bremsstange 8 ist vorzugsweise aus einem Metallmaterial,
das beispielsweise besonders oberflächenbearbeitet sein kann, beispielsweise durch
Härten,
Schleifen, etc. Alternativ kann man sich auch vorstellen, die Bremsstange 8 aus
einem besonders harten und widerstandsfähigen Kunststoffmaterial, etc.
herzustellen.
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Die
Bremseinrichtung 6 weist eine Umschlingungsfeder 10 sowie
eine zwischen Umschlingungsfeder 10 und Bremsstange 8 angeordnete
Buchse 12 auf. Wie man in den 3 und 4 gut
erkennt, hat die Buchse 12 in Längsrichtung verlaufende Schlitze bzw.
Unterbrechungen, um eine sichere Kraftübertragung von der Umschlingungsfeder 10 auf
die Bremsstange 8 sicherzustellen.
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Die
Umschlingungsfeder 10 ist vorzugsweise aus einem Hochkant-Rechtecksdraht.
Wegen der hohen Vorspannung kann auch ein Runddraht oder ein anderes
spezielles Profilmaterial vorgesehen sein. Die Umschlingungsfeder 10 ist
kleiner gewickelt, als dem Durchmesser der Schubstange 8 bzw.
der Buchse 12 entsprechen würde, um dauerhaft das Bremsmoment
bei einer Buchsenabnutzung sicherzustellen. Die Umschlingungsfeder
weist zwei im wesentlichen tangential fortgesetzte Federenden 14 und 16 auf
(siehe 3 und 4).
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Man
erkennt ferner, dass der Aktuator 4 einen Elektromotor 18 mit
einem Abtriebsritzel 20 und zwei geführte Zahnstangen 22, 24 aufweist.
Zwischen dem Elektromotor 18 und dem Abtriebsritzel 20 kann
eine Rutschkupplung vorgesehen sein, um ein Durchbrennen des Motors
im Freigabezustand zu verhindern. Alternativ kann ein überlastsicherer
Motor vorgesehen sein. Es kann auch ein Stellmotor mit definierter
Wegvorgabe vorgesehen sein. Letzteres ist insbesondere für ein dosiertes
Bremsen vorteilhaft. Man erkennt insbesondere mit Blick auf die 2, dass sich bei einer Rotation
des Abtriebsritzels 20 die Zahnstangen 22 und 24 gegeneinander bewegen
und dabei die Federenden 14, 16 gegen die Federkraft
auseinander bewegen. Somit kann der Aktuator 4 die Türbremse 2 zwischen
dem Bremszustand und dem Freigabezustand betätigen. Bremseinrichtung 6 und
Aktuator 4 sind in einem Innengehäuse 26 angeordnet.
Das Innengehäuse 26 ist
in einem Außengehäuse 28 in
einer Richtung parallel zur Bremsstange 8 verlagerbar.
Das Außengehäuse 28 ist
an dem anderen von Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugtür anschließbar ausgebildet.
Insbesondere in den 4 und 3 erkennt man Führungselemente 30,
mittels derer das Innengehäuse 26 in
dem Außengehäuse geführt ist.
Federelemente 32, 34 stützen das Innengehäuse 26 gegen
das Außengehäuse 28 ab
und halten des in einer ausgeglichenen Zwischenposition. Die Federelemente 32, 34 sind
bei der gezeigten Ausführungsform übliche Schraubenfedern,
die auf Druck belastet werden. Alternativ kann man sich auch vorstellen,
dass das Innengehäuse gegen
das Außengehäuse durch
elastisch nachgiebige Biegestäbe
abgestützt
ist, die eine den Schraubenfedern 32, 34 korrespondierende
Aufgabe erfüllen.
Dabei können
die Biegestäbe
auch die Führungsaufgabe übernehmen
und die Führungselemente
können
entfallen. Insbesondere kann man sich vorstellen, das Innengehäuse 26 und
das Außengehäuse 28 aus
Kunststoffmaterial herzustellen und die entsprechenden Federelemente
integral mit anzuformen. Ganz besonders bevorzugt kann es sein,
Innengehäuse 26,
Außengehäuse 28 und
Federelemente 32, 34 integral, beispielsweise
im Spritzgussverfahren, herzustellen.
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Näherungsschalter 36, 38 sind
den Federelementen 32, 34 zugeordnet. Die Näherungsschalter 36, 38 sprechen
auf seitliche Metallwände 40, 42 des Innengehäuses 26 an,
die beispielsweise mit einer gewissen Vorspannung einstückig hergestellt
sein können
und über
das Innengehäuse 26 geklipst
sein können.
Die Metallwände 40, 42 haltern
zusätzlich die
Bremseinrichtung 6 in dem Innengehäuse 26 und schaffen
eine seitliche Führung
für die
Zahnstangen 22, 24.
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Die
Näherungsschalter 36, 38 sind
mit einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung, z.B. einer Auswerteelektronik,
oder direkt mit dem Aktuator 4 verbunden.
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Die
Federelemente 32, 34 und die Näherungsschalter 36, 38 sind
Bestandteile einer Freigabeeinrichtung 44. Die (nicht gezeigte)
Steuereinrichtung kann Bestandteil der Freigabeeinrichtung 44 sein.
Die Steuereinrichtung kann mit dem Aktuator 4 bzw. dem
Elektromotor 18 gekoppelt sein.
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In
der in 1 gezeigten Anordnung
ist die Bremseinrichtung 6 in einem Bremszustand, d.h.
die Buchse 12 ist gegen die Bremsstange 8 gepresst
und eine Verlagerung der Bremsstange 8 ist durch diesen Bremseingriff
erschwert. Wird die Bremsstange 8 dennoch verlagert, so
wird gleichzeitig das Innengehäuse 26 gegen
die Kraft eines Federelements 32, 34 in dem Außengehäuse 28 verlagert.
Das Innengehäuse 26 wird
dabei durch die Führungen 30 geführt. Beim Überschreiten
eines bestimmten Minimalabstands zwischen einem der Schalter 36, 38 und
der Metallwand 40, 42 des Innengehäuses 26,
wird der Schalter 36, 38 ausgelöst und es
erfolgt eine Betätigung
des Aktuators 4 bzw. Elektromotors 18. Die entsprechende
Verlagerung der Zahnstangen 22, 24 bewegt die
Enden 14, 16 der Umschlingungsfeder 10 auseinander
und hebt so die Bremskraft der Umschlingungsfeder 10 auf.
In diesem Zustand ist es möglich,
die Tür
zu öffnen
oder zu schließen.
Durch die Federkraft des Federelements 32, 34 und
den erforderlichen Abstand des Näherungsschalters 36, 38 von
der Metallwand 40, 42 wird ein bestimmter Schwellenwert
definiert. Man kann sich vorstellen, den Schwellenwert in die Öffnungs-
bzw. Schließrichtung
der Tür
verschieden auszulegen. Vorzugsweise ist der Schwellenwert in beide
Richtungen gleich. Läßt die Kraft
auf die Tür
in Bewegungsrichtung nach, so beginnt das komprimierte Federelement 32, 34,
das Innengehäuse 26 wieder
relativ zu dem Außengehäuse 28 in
die Neutralposition zu verlagern, was nach dem Unterschreiten des
Schwellenwerts dazu führt,
dass der Aktuator 4 die Bremseinrichtung 6 wieder
in Eingriff mit der Bremsstange 8 bringt. Man kann sich
hier eine gewisse Hysterese der Schwellenwerte vorstellen. Insbesondere
kann es günstig sein,
den Schwellenwert des Übergangs
von dem Bremszustand in den Freigabezustand deutlich höher zu setzen
als den Schwellenwert für
den Übergang
von dem Freigabezustand in den Bremszustand. Damit läßt sich
die Tür
mit relativ wenig Kraftaufwand bewegen, wenn man erst aus dem Bremszustand
in den Freigabezustand gekommen ist. Das ermöglicht eine sehr komfortable
Türbetätigung.
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Es
sei außerdem
angemerkt, dass die Türbremse 2 bei
der beschriebenen Ausführungsform sich
dadurch auszeichnet, dass, wenn die bewegte Tür zu einem Halt kommt, diese
von dem entsprechen Federelement 32, 34 wenige
Millimeter wieder entgegen der vorherigen Bewegungsrichtung zurück bewegt
wird. Das ist insbesondere beim Öffnen
der Tür
günstig,
wenn die Tür
bis zum Anschlag an ein Hindernis geöffnet wurde. Nach Eingriff
der Bremseinrichtung 6 wird über die Feder 32 bzw. 34 und
die Bremsstange 8 die Tür
ein Stück
weit in Schließrichtung
von dem Hindernis weg bewegt, so dass bei einem anschließenden Ein-
und Aussteigen die Tür nicht
an dem Hindernis reibt und so Schäden verursacht werden.
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Es
ist besonders günstig,
die Türbremse
so auszulegen, dass das Klemmverhältnis, d.h. das Verhältnis von
Klemmkraft zu Betätigungskraft
im Bereich von 5:1, bzw. 6:1 ist. Die erfindungsgemäße Türbremse
kann durch eine geeignete Auswahl des Buchsenmaterials bzw. der
Materialpaarung zwischen Buchse 12 und Bremsstange 8 zwischen
3:1 bis 10:1 betragen. Es sei außerdem noch darauf hingewiesen,
dass die Buchse 12 auch zu einer Verschleißreduktion
dadurch beiträgt,
dass sie die Klemmkraft zwischen Umschlingungsfeder 10 und Bremsstange 8 gleichmäßiger verteilt.
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Die
erfindungsgemäße Türbremse 2 eignet sich
besonders gut für
einen modularen Aufbau, bei dem eine Grundeinheit, mit der die vorangehend
be schriebenen Grundfunktionen ausgeführt werden können, modular
durch verschiedene Zusatzmodule aufgerüstet werden kann. Beispielsweise
kann ein Mikroprozessors die Steuerung der Freigabeeinrichtung 44 übernehmen.
In einem Datenspeicher vorgegebene wegabhängige Kraftverläufe können bei
der Öffnungsbewegung
der Tür
eingesetzt werden. Es können
auch bestimmte Zusatzsensoren, wie Neigungssensoren, Wegsensoren,
Erschütterungssensoren,
Tür-Abstandssensoren,
etc. vorgesehen sein, die weiterhin den Komfort und die Sicherheit
verbessern.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäß Türbremse 2 grundsätzlich eine
translatorische Verlagerungsbewegung zwischen Türe und Fahrzeugkarosserie bremsen
kann als auch eine rotatorische Verlagerungsbewegung bremsen kann. So
kann die Bremsstange 8 beispielsweise translatorisch oder
auch rotatorisch im Verlauf der Bewegung der Fahrzeugtüre bewegt
sein. Insbesondere kann auch die Umschlingungsfeder zum Bremsen
einer rotatorischen wie einer translatorischen Bremsstange verwendet
werden. Die erfindungsgemäße Türbremse 2 kann
sowohl mit normalen schwenkbar angeschlagenen Türen verwendet werden als auch
bei Schiebetüren
verwendet werden. Sie läßt sich
besonders bevorzugt auch bei angetriebenen Türen (power doors – Schiebetüren) ansetzen.
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Die
Freigabeeinrichtung erfaßt
dann beispielsweise an der rotierenden Bremsstange einen für die auf
die Türe
aufgebrachte Bewegungskraft charakteristischen Wert und löst bei Überschreiten eines
Schwellenwerts den Aktuator aus. Dabei kann die Freigabeeinrichtung 44 relativ ähnlich der
Freigabeeinrichtung 44 ausgebildet sein, wie sie in den
Figuren für
eine translatorische Bewegung der Bremsstange 8 dargestellt
ist. So können
beispielsweise die Federelemente 32, 34 so angeordnet
sein, dass sie eine Rotations-Relativbewegung zwischen dem Innengehäuse 26 und
dem Außengehäuse 28 aus
einer Neutralposition in einem gewissen Maße zulassen und entsprechende
Schalter 36, 38 können den Federelementen 32, 34 zugeordnet
sein.
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Der
Aktuator 4 kann bei einer Türbremse 2 mit Umschlingungsfeder 10 sowohl
auf ein Federende 14, 16 als auch auf beide Federenden 14, 16 einwirken.
Bei ersterer Lösung
ist das zweite Ende günstigerweise
festgelegt. Die Einwirkung auf beide Enden ermöglicht ein besonders schnelles Öffnen und
Entspannen der Umschlingungsfeder 10.
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Bei
der Ausbildung des Aktuators 4 mit einem Elektromotor 18 kann
das Antriebsritzel 20 auch in der Form eines Exzenter-Mitnehmers
mit beispielsweise einem oder zwei umfangsmäßig gegenüberliegenden Mitnehmernocken
ausgebildet sein, die mittels eines zahnstangenartigen Elements
auf eine oder beide Federenden 14, 16 einwirken.
Im einfachsten Fall kann ein balkanartiges Mitnehmerelement an dem
Abtrieb des Motors 20 vorgesehen sein, welches direkt mit
den Federenden 14, 16 zusammenwirkt. Es kann auch
ein Getriebe zwischen Elektromotor 18 und Abtriebsritzel
bzw. Mitnehmer 20 alternativ oder zusätzlich zu einer Rutschkupplung
vorgesehen sein.