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Bei der Erfindung wird ausgegangen
von einem Drehfallenantrieb eines Schlosses an einem Kraftfahrzeug,
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein gattungsbildender Drehfallenantrieb
ist aus der
DE 42 18
177 A1 bekannt. Er umfasst einen Antriebsmotor und ein
selbsthemmendes Getriebe mit einer angetriebenen Schnecke und einem
Schneckenrad, welches auf einer Antriebswelle sitzt und mit der
Schnecke kämmt.
Ferner besitzt der Drehfallenantrieb eine Drehfallenwelle, auf der
die Drehfalle verdrehfest angeordnet ist. Für die Drehbetätigung der
Drehfalle ist diese mit dem Schneckenrad antriebsmäßig kuppelbar.
Außerdem
weist der Drehfallenantrieb eine Drehfallenverriegelung auf, die
die Drehfalle in einer Schließposition
festsetzt und die durch eine direkt an die Drehfalle angreifende
Sperrklinke gebildet ist. In der Schließposition der Drehfalle umgreift
diese ein Schließelement
des Schlosses, welches Schließelement
beispielsweise ein Schließbolzen
oder ein Schließbügel sein
kann, der an einem beweglichen Karosserieelement, beispielsweise Haube
oder Tür,
angeordnet ist. Soll das Karosserieelement geöffnet werden, wird die Drehfalle
von der Drehfallenverriegelung in eine Öffnungsposition mit einem Antrieb
ausgelöst,
so dass das üblicherweise federbelastete
Karosserieelement aufspringt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
Drehfallenantrieb der eingangs genannten Art anzugeben, der einerseits
ein komfortables Öffnen
des Karosserieelements ermöglicht
und andererseits kompakt aufgebaut ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem
Drehfallenantrieb, der die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfasst.
Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile
sind folgende: Durch das frei drehbar auf der Drehfallenwelle angeordnete
Schneckenrad, das über
die Kupplungseinrichtung mit der Drehfalle antriebsmäßig kuppelbar
ist, ergibt sich der kompakte Schlossaufbau, und durch die kraft – oder formschlüssige Kupplungseinrichtung
mit Freilauf kann die Drehfallenverrieglung bereit gestellt und
somit auf die sonst vorgesehene Sperrklinke für die Drehfalle verzichtet
werden. Für
die Verriegelung der Drehfalle ist diese über die Kupplungseinrichtung
mit dem selbsthemmenden Getriebe verbunden; mit dem Freilauf der
Kupplungseinrichtung ist die Drehfalle automatisch von ihrem selbsthemmenden
Antrieb entkuppelbar, wenn das Karosserieelement manuell geschlossen
wird, dessen Schließelement
die Drehfalle aus ihrer Öffnungsposition
in die Schließposition zurück bewegt.
Durch den Form- bzw. Kraftschluss der Kupplungseinrichtung wird
die Drehfalle dann wieder in ihrer Schließposition fixiert. Die form – oder kraftschlüssige Kupplungseinrichtung
dient demnach als Drehfallenverriegelung. Soll das bewegbare Karosserieelement
geöffnet
werden, wird der Motor aktiviert, der die Drehfalle über das
Getriebe und die form – oder
kraftschlüssige
Kupplungseinrichtung von der Schließ- in die Öffnungsposition drehbewegt, so
dass das Karosserieelement aus seiner Schließposition in eine Teilöffnungsstellung
ausgehoben wird, aus der es komfortabel von Hand vollständig geöffnet werden
kann. Durch das Ausheben des Karosserieelements über die motorisch angetriebene Drehfalle
könnte
auf die sonst vorgesehenen Öffnungsfedern,
wie sie beispielsweise bei Motorhauben vorgesehen sind, verzichtet
werden.
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Eine besonders einfache und kompakt
bauende Ausführung
der Kupplungseinrichtung ist nach einer Weiterbildung mit den in
Anspruch 2 genannten Merkmalen gegeben. Durch die axial verschiebbar auf
der Drehfallenwelle angeordnete Hülse kann ein leichtes Auskuppeln
der form- bzw. kraftschlüssigen Kupplungseinrichtung
erreicht werden, so dass die Drehfalle vom Antrieb entkuppelt manuell
aus ihrer Öffnung-
in ihre Schließposition überführt werden kann.
In Schließposition
wird die Hülse
durch die Feder wieder mit dem Schneckenrad eingekuppelt, wodurch
die Drehfalle verriegelt ist.
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Bei einem in Anspruch 5 angegebenen
Ausführungsbeispiel
ist vorteilhaft, dass über
den Notbetätigungshebel
in jeder beliebigen Stellung des Drehfallenantriebs die Kupplung geöffnet werden
kann, so dass die Drehfalle entriegelbar ist, wodurch ein manuelles Öffnen des
Karosserieelements möglich
ist, beispielsweise wenn der Antriebsmotor durch Stromausfall funktionslos
ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante mit
den Merkmalen des Anspruchs 6 wird bei der Drehbewegung der Drehfalle
bzw. des ersten Kupplungselements eine genaue Drehwinkelstellung
in der Öffnungsposition
vorgegeben, was eine automatische Steuerung des Drehfallenantriebs
erleichtert. Mit der Steuerbahn wird der Notbetätigungshebel verschwenkt und
kommt so mit seinem Drehbegrenzungsanschlag in Eingriff mit einem
der Gegenanschläge
am ersten Kupplungselement. Die Bewegung des Notbetätigungshebels
ist also durch die Steuerbahn an die Drehbewegung des zweiten Kupplungselements
zwangsgekuppelt.
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Besonders vorteilhaft ist eine formschlüssige Kupplungseinrichtung,
bei der wenigstens eines der Kupplungselemente – gemäß Anspruch 8 – mit einer Sägeverzahnung
ausgestattet ist, die mit ihren Flanken den Formschluss ermöglichen,
wobei durch die schräg
verlaufende Zahnflanke der Freilauf an der Kupplungseinrichtung
gebildet ist.
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Wird die Zahnteilung – gemäß Anspruch
9 – an
den Drehwinkel der Drehfalle bei der Bewegung von der Öffnungs – in die
Schließposition
und umgekehrt angepasst, ist in der Schließposition ein Wiedereinkuppeln
der Kupplungselemente, also der Sägezähne, möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 in
einer Perspektive ein Schloss mit einem Drehfallenantrieb,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Kupplungseinrichtung und einer Drehfalle
des Schlosses,
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3 in
Seitenansicht die Kupplungseinrichtung mit einem Notbetätigungshebel
und
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4 eine
Detailansicht des Schlosses mit dem Notbetätigungshebel.
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Anhand der 1, 2 und 3 wird im Folgenden ein Schloss 1 an
einem hier nicht gezeigten Kraftfahrzeug beschreiben, welches Kraftfahrzeug ein
zu öffnendes
und verschließbares
Karosserieelement (nicht dargestellt) aufweist, das mit dem Schloss 1 in
verschlossener und verriegelter Stellung gehalten wird. Ein derartig
klappbar bewegbares Karosserieelement kann beispielsweise eine Motor- oder
Gepäckraumhaube
oder Tür
des Kraftfahrzeugs sein.
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Das Schloss 1 umfasst eine
Drehfalle 2, die gabelartig ausgebildet und auf einer Drehfallenwelle 3 verdrehfest
angeordnet ist. Die Drehfalle 2 wirkt mit einem Schließelement 4,
beispielsweise Schließzapfen
oder Schließbügel, zusammen,
das an dem bewegbaren Karosserieelement befestigt ist, wohingegen
das Schloss 1 karosserieseitig an einem Schloßträger angeordnet
ist. Denkbar wäre
es auch, das Schließelement 4 karosseriefest
und das Schloss 1 an dem bewegbaren Karosserieelement anzubringen.
Ferner weist das Schloss 1 einen Drehfallenantrieb 5 auf,
der selbsthemmend ausgebildet ist, bei dem mithin ein von der Drehfalle 2 rückwirkendes Drehmoment
innerhalb des Drehfallenantriebs durch Blockieren abgefangen wird.
Der Drehfallenantrieb 5 besitzt einen Antriebsmotor 6,
beispielsweise Elektromotor, der ein Getriebe 7 antreibt,
welches beispielsweise ein motorseitiges Antriebsritzel 8 sowie ein
davon angetriebenes Zahnrad 9 und eine auf derselben Getriebewelle 10 angeordnete
Schnecke 11 aufweist, die mit einem Schneckenrad 12 kämmt. Die Selbsthemmung
des Drehfallenantriebs 5 wird durch die mit dem Schneckenrad 12 kämmende Schnecke 11 erreicht.
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Das Schneckenrad 12 ist
frei drehbar auf der Drehfallenwelle 3 angeordnet. Ferner
ist auf der Drehfallenwelle 3 eine Hülse 13 drehfest, jedoch
axial verschieblich aufgesetzt. Um die Drehfalle 2 bzw. die
Drehfallenwelle 3 mit dem Schneckenrad 12 kuppeln
zu können,
ist eine Kupplungseinrichtung 14 vorgesehen, die ein erstes
Kupplungselement 15 verdrehfest verbunden mit dem Schneckenrad 12 umfasst
und ein zweites Kupplungselement 16 an der Hülse 13 aufweist,
welche Kupplungselemente 15 und 16 form- oder
kraftschlüssig
aneinander angreifen, so dass Antriebskräfte von dem Drehfallenantrieb 5 auf
die Drehfalle 2 übertragen
werden können. Weil
das zweite Kupplungselement 16 fest mit der Hülse 13 verbunden
ist, ist es mit dieser axial verschieblich auf der Drehfallenwelle 3 angebracht.
Für die
Drehmomentübertragung
zwischen Drehfallenwelle 3 und Hülse 13 bzw. zweites
Kupplungselement 16 und für die axiale Verschiebbarkeit
der Hülse 13 auf
der Welle 3 ist auf dem Umfang der Drehfallenwelle 3 über deren
axiale Erstreckung ein Mitnehmer 17, beispielsweise Zweikant,
ausgebildet, auf dem mithin auch das zweite Kupplungselement 16 axial verschoben
werden kann. Damit das erste und zweite Kupplungselement 15 und 16 zur
Antriebskraftübertragung
aneinander angreifen können,
ist das zweite Kupplungselement 16 durch eine Feder 18 in Richtung
des ersten Kupplungselements 16 kraftbeaufschlagt, wobei
die Feder 18 vorgespannt sein kann. Somit stützt sich
die Feder 18 mit ihrem einen Federende 19 am zweiten
Kupplungselement 16 und mit ihrem anderen Federende 20 beispielsweise
an der Drehfalle 2, einem auf der Drehfallenwelle 3 angeordneten
Anschlag oder einer hier nicht gezeigten Lagerstelle der Drehfallenwelle 3 ab.
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In den 1 und 2 befindet sich die Drehfalle 2 in
ihrer Schließposition
SP, in der sie das Schließelement 4 haltend
umgreift, so dass das bewegliche Karosserieelement in seiner geschlossenen
Stellung gehalten ist. Für
das Öffnen
des Karosserieelements bzw. das Freigeben des Schließelements 4 wird
die Drehfalle 2 über
den Drehfallenantrieb 5 in Pfeilrichtung 21 verschwenkt,
wodurch das Schließelement 4 von
der Gabel der Drehfalle 2 freigegeben und damit das Karosserieelement
ausgehoben wird. Die Übertragung
der Antriebskraft des Antriebsmotors 6 erfolgt über das
Getriebe 7 auf das erste Kupplungselement 15,
das das zweite Kupplungselement 16 und damit über den
Mitnehmer 17 die Drehfallenwelle 3 und die damit
verbundene Drehfalle 2 form – oder kraftschlüssig mitnimmt.
Wird das Karosserieelement wieder geschlossen, trifft das Schließelement 4 auf die
nach oben offen stehende Drehfalle 2 und dreht diese entgegen
Pfeilrichtung 21 bei einer weiteren Schließbewegung
des Karosserieelements. Da der Drehfallenantrieb 5 zwischen
Schnecke 11 und Schneckenrad 12 selbsthemmend ausgebildet
ist, wirkt bei dieser Drehbewegung der Drehfalle 2 ein zwischen
dem ersten und zweiten Kupplungselement ausgebildeter Freilauf 22,
der die Drehfalle 2 bzw. die Drehfallenwelle 3 von
dem Drehfallenantrieb 5 entkuppelt, wenn das über die
Drehfalle 2 eingeleitete Drehmoment einen durch die Feder 18 einstellbaren Wert übersteigt.
Sofern die beiden Kupplungselemente 15 und 16 kraftschlüssig aneinander
greifen, kann die von der Feder 18 aufgebrachte Kraft derart bemessen
sein, dass durch rutschende Kupplungselemente 15 und 16 der
Freilauf 22 durch Schlupf vorliegt, also eine Relativdrehung
stattfinden kann, wie dies auch bei Reibscheibenkupplungen bekannt
ist.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten
formschlüssigen
Kupplungseinrichtung 14 wird der Freilauf 22 dadurch
gebildet, dass die miteinander kämmenden
Verzahnungen mit den Zähnen 23 und 24 an den
beiden Kupplungselemente 15 und 16 als Sägeverzahnung
ausgebildet sind, so dass bei einer Drehmomenteinleitung in das
zweite Kupplungselement 16 entgegen Pfeilrichtung 21 durch
die schrägen Flanken
Fs der Zähne 23 bzw. 24 eine
axiale Verschiebekraft aufgebaut wird, die das zweite Kupplungselement 16 entgegen
der Kraft der Feder 18 außer Eingriff mit dem ersten
Kupplungselement 15 bringt. Erst bei entsprechender Relativdrehung
zwischen erstem und zweitem Kupplungselement wird ein Wiedereinrasten
der Zähne 23 mit
den Zähnen 24 nach Überschreiten
der Zahnteilung ZT möglich.
Die Zahnteilung ZT entspricht bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der Drehwinkeländerung
der Drehfalle 2 zwischen ihrer Schließposition SP und der nicht dargestellten Öffnungsposition,
in der der Schließbügel 4 freigegeben
wird. Durch das Ineinandergreifen der Zähne 23 und 24 ist
die Drehfalle 2 mit dem selbsthemmenden Drehfallenantrieb 5 gekuppelt
und damit verriegelt. Die Kupplungseinrichtung 14 dient demnach
auch als Drehfallenverriegelung.
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Das erste Kupplungselement 15 wird
im gezeigten Ausführungsbeispiel
durch das Schneckenrad 12 selbst gebildet, welches an seiner
dem zweiten Kupplungselement 16 zugewandten Seitenfläche 25 die
Zähne 23 aufweist.
Das zweite Kupplungselement 16 wird durch die Hülse 13 gebildet,
die axial verschiebbar, jedoch über
den Mitnehmer 17 die Drehfallenwelle 3 mitdreht.
Die Hülse 13 besitzt
die Zähne 24,
die an dem dem Schneckenrad 12 zugewandten Ende 26 der
Hülse 13 an
einem Kragen ausgebildet sind. Durch axiales Verschieben der Hülse 13 entgegen
der Kraft der Feder 18 wird die Kupplungseinrichtung 14 ausgerückt, so
dass der Freilauf 22 wirksam ist. Die Feder 18 der
Kupplungseinrichtung 14 ist hinsichtlich ihrer Kraftentwicklung
so bemessen bzw. vorgespannt, dass zum Bewegen der Drehfalle 2 von
der Schließposition
SP in die Öffnungsposition
die beiden Kupplungselemente 15 und 16 wirksam
in Eingriff bleiben.
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An einem hier nicht weiter dargestellten
Gehäuse
des Schlosses 1 ist ein Notbetätigungshebel 27 um
eine Schwenkachse 28 gelagert, wobei der Notbetätigungshebel 27 mit
seinem einen Ende 29 in eine an dem Hülsenmantel 30 eingebrachte
kurvenförmige
Steuerbahn 31 eingreift und dort geführt ist. Bei einer Drehung
der Hülse 13 bzw.
des zweiten Kupplungselements 16 wird dadurch der Notbetätigungshebel 27 in
Pfeilrichtung Pf um seine Schwenkachse 28 bewegt. Da der
Notbetätigungshebel 27 etwa
C – förmig (3) ausgebildet ist und die
Hülse 13 somit
teilweise umgreift, wird ein am zweiten Ende 32 (4) des Notbetätigungshebels 27 vorgesehener
Drehbegrenzungsanschlag 33 in das Schneckenrad 12 eingeschwenkt,
an dessen Seitenfläche 25, die
auch die Zähne 23 aufweist,
entsprechende radial verlaufende Gegenanschläge 34 vorgesehen sind,
in die der Drehbegrenzungsanschlag 33 eingeschwenkt wird,
wodurch das Schneckenrad 12 angehalten bzw. arretiert wird,
so dass der Antriebsmotor 6 abgeschaltet werden kann, wenn
die Drehfalle 2 ihre Öffnungsposition
erreicht hat. Zusätzlich
oder alternativ kann die Steuerung des Antriebsmotors 6 auch
durch Schaltelemente 35 gesteuert werden, die durch auf
dem Hülsenmantel 30 vorgesehene
Nocken 36 betätigt
werden. Somit können
Ein- und Ausschaltzeitpunkte für
den Antriebsmotor 6 festgelegt werden. Die an der Seitenfläche 25 des
Schneckenrads 12 vorgesehenen Gegenanschläge 34,
die stegförmig
ausgebildet sind, fluchten – in
radialer Richtung gesehen – mit
den Zähnen 23 bzw.
deren geraden Flanken Fg am ersten Kupplungselement 15.
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In einer Ausführungsvariante kann das Schloss 1 neben
dem vorstehend beschriebenen Öffnungsantrieb
für die
Drehfalle 2 auch mit einem Zuziehantrieb für das Karosserieelement
ausgestattet sein. Dabei wird zunächst das Karosserieelement manuell
aus einer geöffneten
Stellung in eine Teilschließstellung
bewegt, die vor der vollständig
geschlossenen Stellung vorliegt. Dabei wird die Drehfalle 2 in
Richtung Schließposition
SP gedreht. Nach einem vorgebbaren Drehweg bzw. Drehwinkel der Drehfalle 2,
nach dem die Drehfalle 2 das Schließelement 4 mitnehmend
umgreift, wird der Antriebsmotor 6 automatisch in Gang
gesetzt, der über
das Untersetzungsgetriebe 7 das Schneckenrad 12 entgegen
Pfeilrichtung 21 antreibt. In dieser Drehrichtung (Pfeil 21)
wirken die geraden Flanken Fg der Sägeverzahnung mit den Zähnen 23 und 24,
wodurch das zweite Kupplungselement 16 und damit die Drehfalle 2 mitgenommen
werden, bis die Schließposition
SP als Endstellung erreicht ist. Beim Zuziehantrieb bleibt der Freilauf 22 wirkungslos.
Die Zahnteilung ZT ist dabei auf den Drehweg bzw: Drehwinkel abgestimmt, nach
dem der Antriebsmotor 6 gestartet ist, um ein Schließen der
Kupplungseinrichtung 14 zu ermöglichen, so dass bei weiterem
Drehwinkel die Drehfalle 2 mitgenommen wird, bis die Schließposition
SP als Endposition erreicht ist. Beim automatischen Zuziehantrieb
ist die Zahnteilung ZT mithin abgestimmt auf die Drehwinkeldifferenz
der Drehfalle zwischen dem Start des Antriebsmotors 6 und
ihrer Endstellung in Schließposition
SP.
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Das Schloss 1 besitzt in
einer bevorzugten Ausführungsform überdies
einen Fanghaken 37 (1),
der schwenkbeweglich gelagert ist und als sogenannte Vorrast mit
dem Schließelement 4 zusammenwirkt,
wenn es von der Drehfalle 2 freigegeben ist. Durch manuelles
Verschwenken (Pfeil 38) des Fanghakens 37 über einen
Fanghakenbetätigungshebel 39 wird
das Schließelement 4 vollständig freigegeben.
Denkbar wäre
es, alternativ den Fanghaken 37 motorisch und ggf. automatisch
zu betätigen,
beispielsweise über
einen separaten Antrieb mit Getriebe, das eine Kupplung ggf. mit
einem Freilauf aufweist, um den Fanghaken 37 wahlweise
manuell betätigen
zu können.