DE10320148B4

DE10320148B4 - Kraftfahrzeug-Türbremse

Info

Publication number: DE10320148B4
Application number: DE2003120148
Authority: DE
Inventors: Thomas Heinl
Original assignee: Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Current assignee: Scherdel Innotec Forschungs und Entwicklungs GmbH
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: DE10320148A1

Abstract

Türbremse (2) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine von einem Aktuator (4) zwischen einem Bremszustand und einem Freigabezustand betätigbare Bremseinrichtung (6), die eine mit einer Bremsstange (8) zusammenwirkende Umschlingungsfeder (10) aufweist, eine Freigabeeinrichtung (44), die mit dem Aktuator (4) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie betriebsmäßig einen für die auf die Tür aufgebrachte Bewegungskraft charakteristischen Wert erfassen kann und unterhalb eines Schwellenwerts ein Bremsen der Bremseinrichtung (6) veranlasst und bei dem Überschreiten des Schwellenwerts veranlasst, dass die Bremseinrichtung in den Freigabezustand verbracht wird, wobei zwischen Bremsstange (8) und Umschlingungsfeder (10) eine Buchse (12) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Türbremse für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen von einem Aktuator zwischen einem Bremszustand und einem Freigabezustand betätigbare Bremseinrichtung.

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.

Aus DE 100 07 317 A1 ist eine ähnliche Türbremse bekannt, bei der eine Gewindespindel und eine bremsbare Gewindemutter als Türbremse verwendet sind. Eine mechanische Freigabeeinrichtung ist vorgesehen, die durch eine Bewegung der Spindelmutter aktiviert wird, um einen in der Form eines Elektromagneten realisierten Aktuator zum Öffnen/Schließen der Bremse zu veranlassen.

DE 39 37 220 A1 zeigt eine Türbremse in der Form einer mit einer Umschlingungsfeder zusammenwirkenden Bremsstange. Ein Bowdenzug kann zur Betätigung der Umschlingungsfeder vorgesehen sein und typischerweise in der Nähe des Autotürgriffs enden, so dass beim Öffnen des Türgriffs gleichzeitig eine Aufhebung der Bremswirkung erzielt wird.

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 nur 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.

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.

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Türbremse bereitzustellen, die in beliebigen Positionen den haptischen Eindruck einer Rastposition vermittelt, die dennoch in der gewohnten Weise geöffnet und geschlossen werden kann und die einfach und kostengünstig realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der vorangehend beschriebenen Türbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Freigabeeinrichtung ist mit dem Aktuator verbunden und derart ausgebildet, 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 verbunden 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.

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.

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.

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 kostenaufwendig 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.

Die Buchse zwischen Bremsstange und Umschlingungsfeder ist vorzugsweise 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug aufweisend eine mit einem Scharnier an der Fahrzeugkarosserie angeschlossene Tür und eine erfindungsgemäße Türbremse.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Türbremse;
2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Türbremse gemäß Linie 2-2 von 1;
3 einen weiteren Schnitt durch die erfindungsgemäße Türbremse gemäß 1 in einer Ebene rechtwinklig zur Bremsstange; und
4 eine Ausschnittansicht von Teilen der erfindungsgemäßen Türbremse.
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.
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.
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 tangentialfortgesetzte Federenden 14 und 16 auf (siehe 3 und 4).
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 es 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.
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.
Die Näherungsschalter 36, 38 sind mit einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung, z.B. einer Auswerteelektronik, oder direkt mit dem Aktuator 4 verbunden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Türbremse (2) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine von einem Aktuator (4) zwischen einem Bremszustand und einem Freigabezustand betätigbare Bremseinrichtung (6), die eine mit einer Bremsstange (8) zusammenwirkende Umschlingungsfeder (10) aufweist, eine Freigabeeinrichtung (44), die mit dem Aktuator (4) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie betriebsmäßig einen für die auf die Tür aufgebrachte Bewegungskraft charakteristischen Wert erfassen kann und unterhalb eines Schwellenwerts ein Bremsen der Bremseinrichtung (6) veranlasst und bei dem Überschreiten des Schwellenwerts veranlasst, dass die Bremseinrichtung in den Freigabezustand verbracht wird, wobei zwischen Bremsstange (8) und Umschlingungsfeder (10) eine Buchse (12) vorgesehen ist.
Türbremse (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeeinrichtung (44) ein Federelement (32, 34) aufweist, dessen Federkraft den Schwellenwert definiert.
Türbremse (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (4) einen Elektromotor (18) mit einem Abtriebsritzel (20) und zwei geführte Zahnstangen (22, 24) aufweist, die mit dem Abtriebsritzel (20) in Eingriff sind und jeweils mit einem Ende (14, 16) der Umschlingungsfeder (10) zusammenwirken.
Türbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (32, 34) zwischen der Bremsstange (8) und einer Befestigung der Türbremse (2) vorgesehen ist und dass ein Schalter (36, 38) vorgesehen ist, der bei Überschreiten einer vorgegebenen Federauslenkung veranlasst, dass die Bremseinrichtung (6) in den Freigabezustand verbracht wird.
Türbremse (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (32, 34) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Bremsstange (8) angeordnet ist und dass, bezogen auf die Längsrichtung der Bremsstange (8), auf beiden Seiten der Bremseinrichtung (6) ein Federelement (32, 34) vorgesehen ist.
Türbremse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeeinrichtung (44) derart ausgebildet ist, dass sie eine vorbestimmte Bremskraft an der Bremseinrichtung (6) erzeugen kann, die zwischen der maximalen Bremskraft und der Bremskraft im Freigabezustand der Bremseinrichtung (6) liegt.
Kraftfahrzeug, aufweisend eine mit einem Scharnier an der Fahrzeugkarosserie angeschlossene Tür und eine Türbremse (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, ferner aufweisend einen Sensor zur Erfassung der Winkelposition der Tür und einen Datenspeicher für winkelpositionsabhängige Bremskraftverläufe.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, ferner aufweisend einen Querneigungssensor und einen Datenspeicher für querneigungsabhängige Bremskraftverläufe.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend einen Tür-Abstandssensor zum Erfassen des Abstands der Tür von einem im Schwenkbereich der Tür befindlichen Hindernis, der an die Freigabeeinrichtung (44) derart angeschlossen ist, dass die Türbremse (2) bei dem Unterschreiten eines vorgegebenen Abstands eine Bremskraft auf die Bremsstange (8) aufbringt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Türbremse (2) mit einem schlüssellosen Zugangssystem gekoppelt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ferner aufweisend eine Türöffnungsfeder, die zwischen Fahrzeugkarosserie und Tür angeordnet ist, die derart ausgelegt ist, dass sie die Tür bei einem Öffnen oder bei einem unvollständigen Schließen des Türschlosses in einen Vorrastzustand bewegt, in dem die Tür leicht aber deutlich sichtbar geöffnet ist, und wobei die Türbremse (2) derart ausgelegt ist, dass sie zwischen Schließzustand und Vorrastzustand der Tür keine Bremskraft auf die Bremsstange (8) aufbringt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 12, ferner aufweisend einen Erschütterungssensor, der mit der Türbremse (2) derart gekoppelt ist, dass er bei einer übermäßigen Erschütterung eine Freigabe der Klemmeinrichtung der Türbremse (2) bewirkt.