DE202011000414U1

DE202011000414U1 - Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug

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Publication number: DE202011000414U1
Application number: DE202011000414U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-02-23

Abstract

Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug, mit – einem ein Fluid enthaltendes Gehäuse, – einem Übertragungselement, das mit der Funktionskomponente gekoppelt ist und beim Betätigen der Funktionskomponente im normalen Gebrauch entlang einer Betätigungsrichtung bewegt wird, und – einem in dem Gehäuse entlang der Betätigungsrichtung beweglich angeordneten, mit dem Übertragungselement gekoppelten Kolbenelement, das zwischen einer Ausgangsstellung bei nicht betätigter Funktionskomponente und einer Betätigungsstellung bei betätigter Funktionskomponente verstellbar ist, wobei das Kolbenelement in der Ausgangstellung einen ersten Raum mit dem Gehäuse begrenzt, der über eine Strömungsöffnung in Fluidverbindung mit einem anderen, zweiten Raum steht und dessen Volumen sich durch Verstellen des Kolbenelements in die Betätigungsrichtung hin zu der Betätigungsstellung vergrößert, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des ersten Raums (R1, R1') in der Betätigungsstellung (B) des Kolbenelements (12) mindestens doppelt so groß ist wie das Volumen des ersten Raums (R1, R1') in...

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Dämpfungsvorrichtung weist ein ein Fluid enthaltendes Gehäuse, ein Übertragungselement, das mit der Funktionskomponente gekoppelt ist und beim Betätigen der Funktionskomponente im normalen Gebrauch entlang einer Betätigungsrichtung bewegt wird, und ein in dem Gehäuse entlang der Betätigungsrichtung beweglich angeordnetes Kolbenelement auf. Das Kolbenelement ist mit dem Übertragungselement gekoppelt und zwischen einer Ausgangsstellung bei nicht betätigter Funktionskomponente und einer Betätigungsstelle bei betätigter Funktionskomponente verstellbar. Hierbei schließt das Kolbenelement in der Ausgangsstellung einen ersten Raum mit dem Gehäuse ein, der über eine Strömungsöffnung in Fluidverbindung mit einem anderen, zweiten, Raum steht. Wird das Kolbenelement in die Betätigungsrichtung hin zu der Betätigungsstellung verstellt, so vergrößert sich das Volumen des ersten Raums.
Eine derartige Dämpfungsvorrichtung basiert auf dem grundsätzlichen Gedanken, dass bei einem Betätigen der Funktionskomponenten, beispielsweise einem Türschloss einer Fahrzeugtür, über das Übertragungselement das Kolbenelement in dem Gehäuse verstellt wird und sich dabei der von dem Kolbenelement und dem Gehäuse eingeschlossene erste Raum in seinem Volumen ändert. Diese Volumenänderung geht einher mit einem Fluidaustausch: Bei einer Vergrößerung des Volumens des ersten Raums infolge eines Verstellens des Kolbenelements muss Fluid in den Raum nachströmen. Weil aufgrund der Strömungsöffnung das Nachströmen des Fluids in den ersten Raum in kontrollierter Weise erfolgt und das Verstellen des Kolbenelements in dem Gehäuse in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit bremst, kann diese Dämpfungsvorrichtung als geschwindigkeitsabhängige Crashsperre zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug eingesetzt werden.
Hintergedanke ist hier, dass beispielsweise ein eine Funktionskomponente verwirklichendes Türschloss in einem Crashfall nicht in unbeabsichtigter Weise geöffnet werden darf, um in einem solchen Crashfall beispielsweise ein Öffnen einer Fahrzeugtür zu verhindern. Die Dämpfungsvorrichtung wirkt als Sicherheitseinrichtung, indem sie in einen Betätigungsstrang zwischen einem Betätigungselement, z. B. in Form eines Türgriffs, und der Funktionskomponente, insbesondere in Form des Türschlosses, geschaltet wird. Die Dämpfungsvorrichtung lässt eine normale Betätigung des Türschlosses ohne Weiteres zu, weil diese mit einer vergleichsweise geringen Verstellgeschwindigkeit des Kolbenelementes einhergeht und entsprechend eine geringfügige, im Optimalfall vernachlässigbare Gegenkraft auf das Kolbenelement beim Verstellen in dem Gehäuse der Dämpfungsvorrichtung wirkt. In einem Crashfall hingegen ist die Verstellgeschwindigkeit des Kolbenelements aufgrund der wirkenden Crashkräfte sehr viel größer, so dass die beim Verstellen des Kolbenelements in dem Gehäuse wirkende Gegenkraft ebenfalls groß ist und damit einem Betätigen der Funktionskomponente entgegengewirkt wird, so dass die Funktionskomponente innerhalb des nur sehr kurz wirkenden Crash-Ereignisses (Wirkzeit z. B. 5 ms) nicht crashbedingt ausgelöst werden kann.
Bei einer aus der DE 20 2006 011206 U1 bekannten Dämpfungsvorrichtung dieser Art ist ein Kolbenelement in einem zylindrischen Gehäuse verstellbar angeordnet. Das Kolbenelement wird bei Betätigung einer Funktionskomponente in dem mit Luft oder einem anderen Fluid gefüllten Gehäuse entlang einer Betätigungsrichtung verstellt, wobei dieses Verstellen aufgrund des notwendigen Fluidaustauschs im Gehäuse in gedämpfter Weise derart erfolgt, dass ein schnelles Verstellen (infolge eines Crashs) gesperrt ist, ein langsames Verstellen hingegen weitestgehend ungehindert erfolgen kann.
Bei einer aus der DE 199 10 328 A1 bekannten Crashsperre sind in einem Kolben Strömungsöffnungen vorgesehen, die bei einem schnellen Verstellen des Kolbens infolge eines Crashs durch eine Dichtscheibe verschlossen werden, so dass ein weiteres Verstellen des Kolbens gesperrt ist, indem ein Fluidaustausch innerhalb eines den Kolben aufnehmenden Gehäuses unterbunden ist.
Bei den bekannten Dämpfungsvorrichtungen zur Verwirklichung einer Crashsperre ist ein Kolbenelement immer um einen gewissen Verstellweg zu verstellen, bevor die Crashsperre wirksam wird und ein weiteres Verstellen des Kolbenelements und somit eine Betätigung der zugeordneten Funktionskomponente verhindert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig unter Verwendung nur weniger Bauteile aufgebaut ist, gegebenenfalls ein modulares Nachrüsten bestehender Systeme ermöglicht und gleichzeitig die Reduzierung des Verstellwegs vor einem Sperren erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist bei einer Dämpfungsvorrichtung vorgesehen, dass das Volumen des ersten Raums in der Betätigungsstellung des Kolbenelements mindestens doppelt so groß ist wie das Volumen des ersten Raums in der Ausgangsstellung des Kolbenelements.
Vorzugsweise ist das Volumen des ersten Raums in der Betätigungsstellung sogar mindestens zehnmal so groß wie in der Ausgangsstellung des Kolbenelements.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, in einer Ausgangsstellung einen vergleichsweise kleinen Raum vorzusehen, der von dem Kolbenelement und dem Gehäuse eingeschlossen wird. Infolge eines Verstellens des Kolbenelementes in dem Gehäuse durch eine Betätigung des mit dem Kolbenelement gekoppelten Übertragungselementes vergrößert sich dieser Raum, so dass Fluid in den Raum nachströmen muss. Ist die Verstellgeschwindigkeit langsam, so kann das Verstellen des Kolbenelements in dem Gehäuse weitestgehend ungehindert erfolgen. Wird das Kolbenelement hingegen, in einem Crashfall, in schneller Weise verstellt, so wirkt eine große Gegenkraft diesem Verstellen entgegen, so dass das Kolbenelement und damit auch das mit dem Kolbenelement gekoppelte Übertragungselement gesperrt sind.
Dadurch, dass das Volumen des eingeschlossenen Raums anfangs klein ist, entsteht bei einem schnellen Verstellen des Kolbenelements in Richtung der Betätigungsstellung ein großer Unterdruck und entsprechend eine große Gegenkraft. Das Sperren erfolgt bereits nach einem sehr geringen Verstellweg, weil bereits bei einem geringen Verstellweg das Volumen des eingeschlossenen Raums um ein Mehrfaches größer als in der Ausgangsstellung sein kann.
Das Gehäuse kann kreiszylindrisch derart ausgebildet sein, dass es einen kreiszylindrischen inneren Raum einschließt, den das Kolbenelement in den ersten Raum und den zweiten Raum teilt. Die Strömungsöffnung kann hierbei an dem Kolbenelement ausgebildet sein und eine Fluidverbindung für einen Fluidaustausch zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum schaffen. Alternativ kann die Strömungsöffnung auch durch einen Spalt zwischen einer Wandung des Gehäuses, entlang derer sich das Kolbenelement bei einer Betätigung bewegt, und dem Kolbenelement (12) gebildet sein.
Vorteilhafterweise ist das Kolbenelement dabei derart in abgedichteter Weise in dem Gehäuse verstellbar angeordnet, dass ein Fluidaustausch zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum ausschließlich über die Strömungsöffnung erfolgen kann und somit in kontrollierter, definierter Weise vonstatten geht.
Die in einem Crashfall bei einer schnellen Verstellung des Kolbenelements auftretende Gegenkraft, die zu einem Sperren der Dämpfungsvorrichtung und damit des mit dem Kolbenelement gekoppelten Übertragungselements führt, hängt ab unter anderem von der Beschaffenheit der Strömungsöffnung und des in dem Gehäuse enthaltenen Fluids. Wird beispielsweise Luft als Fluid verwendet, so ist die Strömungsöffnung vergleichsweise klein auszubilden derart, dass bei einem schnellen Verstellen des Kolbenelements ein Fluidaustausch weitestgehend verhindert ist, bei einer normalen Betätigung der Funktionskomponente und einem damit einhergehenden langsamen Verstellen des Kolbenelements hingegen der Fluidaustausch weitestgehend ungehindert erfolgen kann.
Beispielsweise kann die Betätigungszeit bei einer normalen Betätigung (also die Zeit, die ein Nutzer zur Betätigung eines Türgriffs beispielsweise benötigt) 0,3 Sekunden betragen. Bei einem Crash kann sich diese Betätigungszeit hingegen auf 0,005 Sekunden reduzieren.
Bei geeigneter Beschaffenheit der Strömungsöffnung ist in der bei einem Crash auftretenden Betätigungszeit ein Nachströmen des Fluids durch die Strömungsöffnung in den durch Gehäuse und Kolbenelement eingeschlossenen, ersten Raum nicht möglich, so dass das Kolbenelement quasi gegen ein Verstellen gesperrt ist.
Das Gehäuse kann so aufgebaut sein, dass es eine innere Mantelfläche und eine innere Stirnseite aufweist. Das Kolbenelement kann in diesem Fall vorzugsweise in der Ausgangsstellung einen ersten, sehr kleinen Abstand, in der Betätigungsstellung hingegen einen gegenüber dem ersten Abstand sehr großen, beispielsweise doppelt, insbesondere mindestens zehnmal so großen, zweiten Abstand entlang der Betätigungsrichtung zu der inneren Stirnseite aufweisen. Der Abstand zu der Stirnseite wird somit infolge eines Verstellens des Kolbenelements in dem Gehäuse vergrößert. Entsprechend wird in dem sich zwischen der inneren Stirnseite und dem Kolbenelement erstreckenden ersten Raum ein Unterdruck erzeugt, der bei einem langsamen Verstellen zu einem Nachströmen des Fluids durch die Strömungsöffnung, bei einem schnellen Verstellen des Kolbenelements hingegen zu einem Sperren der Dämpfungsvorrichtung führt. Weil sich der sehr kleine Abstand in der Ausgangsstellung bei einem Verstellen des Kolbenelements über einen Verstellweg schnell um ein Vielfaches vergrößert, wird ein entsprechend starker Unterdruck in dem von Kolbenelement und Gehäuse eingeschlossenen ersten Raum erzeugt, der zu einer großen Gegenkraft auf das Kolbenelement bei einem schnellen Verstellen führt.
Zusätzlich kann das Verhältnis des ersten Abstands des Kolbenelements von der inneren Stirnseite in der Ausgangsstellung und des Durchmessers des Kolbenelements (gesehen quer zur Betätigungsrichtung) 1 zu 5, vorzugsweise 1 zu 10 betragen. Dies bedingt, dass crash-bedingt nur kleine Wege entstehen und die Dämpfungsvorrichtung sehr kurz gebaut werden kann. Der geringe Abstand des Kolbenelements in der Ausgangsstellung führt schon nach einem kleinen Verstellweg zu einer Vervielfachung des Volumens des eingeschlossenen Raumes, so dass ein entsprechend hoher Unterdruck aufgebaut wird, der einer crash-bedingten Verstellung entgegenwirkt.
Das Kolbenelement kann in seiner Ausgangsstellung vorteilhafterweise an einem oder mehreren Abstandselementen anliegen, die an der inneren Stirnseite des Gehäuses nach Art an Noppen angeformt sind und einen definierten Abstand des Kolbenelements zu der inneren Stirnseite des Gehäuses in der Ausgangsstellung vorgeben. Die Abstandselements können als Erhebungen einstückig in die Stirnseite integriert sein, wobei auch denkbar ist, die Abstandselemente an dem Kolbenelement anzuordnen.
Das Übertragungselement kann beispielsweise durch eine Stange ausgebildet sein, die einerseits mit einem Betätigungselement, beispielsweise einem Türaußengriff, und andererseits mit einer Funktionskomponente, beispielsweise einem Türschloss, verbunden ist. Denkbar ist auch, das Übertragungselement beispielsweise als Seele eines Bowdenzugs auszugestalten, wobei ein Bowdenrohr des Bowdenzugs mit dem Gehäuse und die Seele mit dem Kolbenelement verbunden sind.
Der erste Raum ist zwischen Kolbenelement und Gehäuse eingeschlossen und vergrößert sich bei einem Verstellen des Kolbenelements in die Betätigungsrichtung. Dieser erste Raum ist vorzugsweise abgedichtet, so dass ein Fluidaustausch mit diesem ersten Raum nur durch die Strömungsöffnung hindurch erfolgen kann. Der zweite Raum des Gehäuses hingegen ist nicht notwendigerweise abgedichtet und kann beispielsweise durch das Gehäuse, einen das Gehäuse verschließenden Deckel und das Kolbenelement eingeschlossen sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang aber auch, eine Gehäuseseite offen zu lassen, so dass der zweite Raum nach außen hin nicht verschlossen ist.
Das in dem Gehäuse enthaltene Fluid kann beispielsweise Luft oder auch eine Flüssigkeit, wie beispielsweise ein Öl oder Silikon, sein. In anderer Ausgestaltung kann aber auch ein dilatantes Fluid verwendet werden, das die Sperreigenschaften der Dämpfungsvorrichtung in weiter vorteilhafter Weise beeinflusst.
Unter einem dilatanten Fluid versteht man ein Fluid, das bei Wirkung von Scherkräften eine erhöhte Viskosität aufweist (Dilatanz, auch bezeichnet als Scherverzähnung). Die Zunahme der Viskosität entsteht hierbei durch eine Strukturänderung im Fluid, die dafür sorgt, dass einzelne Fluidpartikel stärker miteinander Wechselwirken und so schlechter aneinander vorbeigleiten können. Die Viskosität eines dilatanten Fluids steigt mit der Schergeschwindigkeit an.
Die Verwendung eines dilatanten Fluids bei einer Dämpfungsvorrichtung kann in diesem Zusammenhang auch zur Bereitstellung einer alternativen Dämpfungsvorrichtung verwendet werden.
Eine solche Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug umfasst

– ein ein Fluid enthaltendes Gehäuse,
– ein Übertragungselement, das mit der Funktionskomponente gekoppelt ist und beim Betätigen der Funktionskomponente im normalen Gebrauch entlang einer Betätigungsrichtung bewegt wird, und
– ein in dem Gehäuse entlang der Betätigungsrichtung beweglich angeordnetes Kolbenelement, das zwischen einer Ausgangsstellung bei nicht betätigter Funktionskomponente und einer Betätigungsstellung bei betätigter Funktionskomponente in dem im Gehäuse enthaltenen Fluid verstellbar ist.

Bei einer solchen Dämpfungsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Fluid als dilatantes Fluid ausgebildet ist.
Durch Verwendung des dilatanten Fluids ergibt sich eine besonders einfache Bauweise einer Dämpfungsvorrichtung. Die Dämpfung und damit einhergehend das Sperren einer Betätigung bei einem schnellen Verstellen des Kolbenelements ergibt sich dadurch, dass das Kolbenelement in dem das dilatante Fluid enthaltenden Gehäuse bewegt wird. Infolge der Verstellung des Kolbenelements in dem Gehäuse werden hierbei Scherkräfte auf das dilatante Fluid ausgeübt, die dazu führen, dass bei einem schnellen Verstellen des Kolbenelements infolge eines Crashfalls sich die Viskosität des dilatanten Fluids erhöht und damit einem weiteren Verstellen des Kobenelements entgegengewirkt wird.
Das Kolbenelement kann in diesem Zusammenhang beispielsweise durch eine an dem Übertragungsmittel angeordnete Gewindeschraube oder auch durch einen zylindrischen Kolben ausgebildet sein.
Bei allen vorangehend beschriebenen Ausführungsformen kann die Dämpfungsvorrichtung direkt in einem die Funktionskomponente mit einem Betätigungselement verbindenden Betätigungsstrang angeordnet sein. Die Dämpfungsvorrichtung befindet sich damit unmittelbar im Kraftfluss des Betätigungsstranges und wird infolge eines Betätigens des Betätigungselements ebenfalls betätigt, wobei bei einem normalen Betätigen die Dämpfungsvorrichtung keinen Einfluss auf die Betätigung der Funktionskomponente hat, bei einer schnellen, crashbedingten Betätigung hingegen die Betätigung der Funktionskomponente sperrt.
In anderer, alternativer Ausgestaltung kann die Dämpfungsvorrichtung auch mit einem die Funktionskomponente mit einem Betätigungselement verbindenden Betätigungsstrang gekoppelt sein, dabei aber sich außerhalb des Kraftflusses des Betätigungsstrangs befinden. Vorteil dieser zweiten Lösung ist, dass Bauteile der Dämpfungsvorrichtung nicht zur Übertragung der Betätigungskräfte zwischen einem Betätigungselement (beispielsweise einem Türgriff) und der Funktionskomponente (beispielsweise einem Türschloss) ausgelegt sein müssen. Wiederum wird durch die Dämpfungsvorrichtung jedoch bei einer schnellen, crashbedingten Verstellung eine Betätigung der Funktionskomponente gesperrt.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug;
2 eine gesonderte Ansicht eines Kolbenelements an einem Übertragungselement der Dämpfungsvorrichtung;
3 eine Explosionsansicht der Dämpfungsvorrichtung;
4 eine schematische Schnittansicht durch die Dämpfungsvorrichtung;
5A eine schematische Ansicht der Dämpfungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung des Kolbenelementes;
5B eine schematische Ansicht der Dämpfungsvorrichtung bei einem Verstellen des Kolbenelements;
5C eine schematische Ansicht der Dämpfungsvorrichtung mit dem Kolbenelement in einer Betätigungsstellung;
6 eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung, indirekt gekoppelt mit einem Betätigungsstrang zum Betätigen einer Funktionskomponente;
7 eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung, indirekt gekoppelt über einen Hebel mit einem Betätigungsstrang einer Funktionskomponente;
8 eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung unter Verwendung eines dilatanten Fluids mit einem Kolbenelement in Form einer Gewindeschraube;
9 eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung unter Verwendung eines dilatanten Fluids mit einem zylindrisch ausgebildeten Kolbenelement und
10 eine schematische Ansicht einer Dämpfungsvorrichtung unter Verwendung eines dilatanten Fluids mit einem zylindrisch ausgebildeten Strömungsöffnungen aufweisenden Kolbenelement.
1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Dämpfungsvorrichtung 1, die zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug ausgebildet ist. Bei der hier betroffenen Funktionskomponente kann es sich beispielsweise um ein Türschloss handeln, das von einem Betätigungselement in Form eines Türgriffs zu betätigen ist.
Die Dämpfungsvorrichtung 1 dient dazu, eine ungewollte, unbeabsichtigte Betätigung der Funktionskomponente, beispielsweise eines Türschlosses, in einem Crashfall zu verhindern und zu sperren. Auf diese Weise soll ausgeschlossen werden, dass in einem Crashfall durch Einwirkung beispielsweise auf einen einen Türgriff mit einem Türschloss verbindenden Bowdenzug es zu einer Betätigung des Türschlosses und damit einhergehend einem Öffnen der Fahrzeugtür kommt – was in einem Crashfall unbedingt zu vermeiden ist, um eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
Gleichzeitig soll die Dämpfungsvorrichtung 1 aber eine normale Betätigung bei Gebrauch des Türgriffs nicht oder zumindest nur unwesentlich beeinflussen, so dass eine normale Betätigung des Türschlosses eine gegenüber einer Anordnung ohne Dämpfungsvorrichtung im Wesentlichen unveränderte Verstellkraft erfordert.
Die Dämpfungsvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 10 auf, in dem ein Kolbenelement 10 in Form einer Scheibe entlang einer Betätigungsrichtung V verstellbar angeordnet ist. Das Kolbenelement 12 ist mit einem Übertragungselement 2 in Form einer Stange verbunden, die wiederum mit einem sich zwischen dem Betätigungselement (Türgriff) und der Funktionskomponente (Türschloss) erstreckenden Betätigungsstrang gekoppelt ist.
Das Gehäuse 10 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit einem Deckel 11 verschlossen, der über Clipselemente 110 an Befestigungselementen 101 des Gehäuses 10 befestigt ist.
In montiertem Zustand der Dämpfungsvorrichtung 1 ist das Kolbenelement 12 in dem Gehäuse 10 entlang der Betätigungsrichtung V verstellbar. Das mit dem Kolbenelement 12 verbundene Übertragselement 2 erstreckt sich hierbei durch eine Öffnung 105 an dem Gehäuse 10 und eine Öffnung 112 in dem Deckel 11 entlang der Betätigungsrichtung V.
Anhand von 4 und 5 soll nachfolgend die Funktionsweise der Dämpfungsvorrichtung 1 beschrieben werden.
Das Gehäuse 10, das im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, schließt einen Raum ein, in dem das Kolbenelement 12 entlang der Betätigungsrichtung V verstellbar ist. Das Kolbenelement 12 befindet sich dabei in einer Ausgangsstellung A, in der die mit dem Übertragungselement 2 gekoppelte Funktionskomponente (Türschloss) nicht betätigt ist, in einer Lage, in der es einer Stirnseite 104 des Gehäuses 10 angenähert ist.
In der Ausgangsstellung A kann das Kolbenelement 12 an Abstandselementen 106 anliegen, die noppenartig an der inneren Stirnseite 104 des Gehäuses 10 angebracht, z. B. einstückig an diese angeformt sind und von der inneren Stirnseite 104 als Erhebungen vorstehen. Durch die Abstandselemente 106 wird ein Abstand L1 des Kolbenelements 12 zu der inneren Stirnseite 104 in der Ausgangsstellung A vorgegeben, so dass das Volumen des in der Ausgangsstellung A eingeschlossenen Raums R1 nicht Null ist. (Die Abstandselemente 106 können grundsätzlich auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die innere Stirnseite 104 nicht eben, z. B. konisch ausgebildet sein, so dass das Kolbenelement 12 in der Ausgangsstellung A an einem vorbestimmten Abschnitt der Stirnseite 104 anliegt, nicht aber großflächig mit der Stirnseite 104 in Kontakt ist.)
Bei Betätigung des Betätigungselements (Türgriff) wird über das Übertragungselement 2 auch eine Verstellkraft auf das Kolbenelement 12 ausgeübt und demzufolge das Kolbenelement 12 in die Betätigungsrichtung V hin zu einer Betätigungsstellung verstellt, in der das Kolbenelement 12 in einer Betätigungsstellung B in dem Gehäuse 10 angeordnet ist (siehe 4 und 5C).
In der Ausgangsstellung A, wie in 4 und 5A dargestellt, weist das Kolbenelement 12 einen Abstand L1 zu der Stirnseite 104 des Gehäuses 10 auf. Dieser Abstand 11 ist vergleichsweise klein und insbesondere deutlich kleiner als der Abstand 12, den das Kolbenelement 12 auf seinem Weg in die Betätigungsstellung gemäß 5C zurückzulegen hat.
Wird das Kolbenelement 12 aufgrund einer Betätigung des Übertragungselements 2 in dem Gehäuse 10 aus der Ausgangsstellung A herausbewegt, so wird es in die Betätigungsrichtung V verstellt (siehe 5B) und gelangt, nach Überwindung des Abstands 12, in die Betätigungsstellung gemäß 5C. in dieser Betätigungsstellung weist das Kolbenelement 12 einen vergrößerten Abstand L1' zu der Stirnseite 104 des Gehäuses 10 auf.
In der Ausgangsstellung A schließt das Kolbenelement 12 einen ersten Raum R1 mit dem Gehäuse 10 und dessen Stirnseite 104 ein. Dieser erste Raum R1 ist deutlich kleiner als ein zweiter Raum R2, der sich zwischen dem Kolbenelement 12 und einer Stirnseite 111 des Deckels 11 in der Ausgangsstellung A erstreckt.
In dem Gehäuse 10 ist ein Fluid enthalten, das beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl oder Silikon, sein kann. Wird das Kolbenelement 12 aus der Ausgangsstellung A gemäß 4 heraus verstellt, so vergrößert sich das Volumen des ersten Raums R1, und entsprechend wird ein Unterdruck in diesem Raum R1 erzeugt.
Dieser Unterdruck bewirkt, dass durch eine Strömungsöffnung 120 des Kolbenelements 12 Fluid aus dem zweiten Raum R2 in den ersten Raum R1 gefördert wird und somit ein Fluidaustausch zwischen den Räumen R1, R2 stattfindet. Dieser Fluidaustausch erfolgt dabei ausschließlich über die Strömungsöffnung 120 in dem Kolbenelement 12, weil das Kolbenelement 12 gegenüber einer inneren Mantelfläche 103 des Gehäuses 10 durch eine an einem äußeren Rand 122 umlaufende, ringförmige Dichtung 121 abgedichtet ist und zudem die Öffnung 105 gegenüber dem Übertragungselement 2 an der Stirnseite 104 durch eine weitere Dichtung 102 dichtend verschlossen ist.
Erfolgt bei einer normalen Betätigung bei einem üblichen Gebrauch des Betätigungselements (Türgriff) das Verstellen des Kolbenelements 12 in die Betätigungsrichtung V in vergleichsweise langsamer Weise, so wird bei einem Verstellen hin zur Betätigungsstellung Fluid aus dem zweiten Raum R2 in den ersten Raum R1 durch die Strömungsöffnung 120 hindurchströmen, ohne dass hierdurch das Verstellen des Übertragungselements 2 mit dem daran angeordneten Kolbenelement 12 wesentlich gehindert ist. Das Betätigen der Funktionskomponente (Türschloss) durch das Betätigungselement (Türgriff) kann damit in weitestgehend durch die Dämpfungsvorrichtung 1 ungehinderter Weise erfolgen.
Eine übliche Betätigungszeit, in der das Kolbenelement 12 bei einer normalen Betätigung aus der Ausgangsstellung A gemäß 4 in die Betätigungsstellung gemäß 5C bewegt wird, kann beispielsweise 0,3 Sekunden betragen.
Wird hingegen bei einem Crash das Übertragungselement 2 mit dem Kolbenelement 12 impulsartig in schneller Weise in die Betätigungsrichtung V bewegt, so entsteht in dem ersten Raum R1 ein Unterdruck, der nicht unmittelbar durch einen Fluidstrom durch die Strömungsöffnung 120 hindurch ausgeglichen werden kann. Dieser Unterdruck erzeugt eine Gegenkraft auf das Kolbenelement 12, die bei Anliegen eines großen Impulses an dem Kolbenelement 12 dazu führt, dass das Kolbenelement 12 stark gebremst und damit eine Betätigung des Übertragungselements 2 und der damit gekoppelten Funktionskomponente (Türschloss) gesperrt wird.
Dieser Effekt kann durch geeignete Ausbildung der Strömungsöffnung 120 und durch geeignete Wahl des in dem Gehäuse 10 befindlichen Fluids gezielt angepasst werden.
Bei der Dämpfungsvorrichtung 1 ist der Abstand 11 zwischen dem Kolbenelement 12 und der Stirnseite 104 des Gehäuses 10 in der Ausgangsstellung A klein, in der Betätigungsstellung hingegen (Abstand L1' gemäß 5C) groß. Entsprechend weist der erste Raum R1 in der Ausgangsstellung A ein kleines Volumen, in der Betätigungsstellung hingegen (Raum R1' gemäß 5C) ein großes Volumen auf. Dadurch, dass das Volumen des ersten Raums R1 in der Ausgangsstellung A gemäß 4 klein ist, vergrößert sich das Volumen bei einem Bewegen des Kolbenelements 12 über einen nur geringen Verstellweg gegebenenfalls um ein Vielfaches. Entsprechend wird eine starker Unterdruck in dem ersten Raum R1 erzeugt, der dazu führt, dass das Kolbenelement 12 nur um einen geringen Verstellweg verstellt werden kann, bevor die Dämpfungsvorrichtung 1 ein weiteres Bewegen des Kolbenelements 12 sperrt und damit auch ein Betätigen der mit dem Übertragungselement 2 gekoppelten Funktionskomponente verhindert.
Das Volumen des ersten Raums R1' (5C) ist in der Betätigungsstellung des Kolbenelements 12 mindestens doppelt so groß, vorzugsweise mindestens zehnmal so groß wie das Volumen des ersten Raums R1 (4 und 5A) in der Ausgangsstellung A des Kolbenelements 12.
Der Durchmesser C des Kolbenelements 12 (siehe 4) ist vorzugsweise fünfmal oder gar zehnmal so groß wie der Abstands L1 zu der inneren Stirnseite 104 des Gehäuses 10 in der Ausgangsstellung A.
Die Öffnung 112, die von dem Übertragungselement 2 durchgriffen wird, kann abgedichtet sein, kann aber auch fluiddurchlässig ausgestaltet sein.
Ebenso ist denkbar, den Deckel 11 wegzulassen, so dass das Gehäuse 10 einseitig offen ausgebildet ist. Der zweite Raum R2 ist damit nach außen hin nicht begrenzt.
Die Dämpfungsvorrichtung 1 kann mit einem Betätigungsstrang 3 zwischen einem Betätigungselement 4 (z. B. einem Türgriff) und einer Funktionskomponente 5 (z. B. einem Türschloss) gekoppelt sein, dabei sich aber außerhalb des Kraftflusses des Betätigungsstranges 3 befinden. Verstellkräfte werden damit nicht unmittelbar über Bauteile der Dämpfungsvorrichtung 1 übertragen. Eine Verstellbewegung des Betätigungsstrangs 3, beispielsweise ausgestaltet durch ein Betätigungsgestänge oder einen Bowdenzug 31, 32, wird durch die indirekte Kopplung auf das Kolbenelement 12 übertragen und führt damit zu einem Bewegen des Kolbenelements 12 in dem Gehäuse 10, wobei mittels der Dämpfungsvorrichtung 1 abhängig von der Verstellgeschwindigkeit eine Betätigung gesperrt wird oder nicht.
Alternativ zu der in 6 dargestellten Ausgestaltung ist auch denkbar, die Dämpfungsvorrichtung 1 im Kraftfluss des Betätigungsstranges 3 anzuordnen.
Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Dämpfungsvorrichtung 1 über ein Übertragungselement 2 und einen um einen Drehpunkt D schwenkbar gelagerten Hebel 20 über eine Befestigungsstelle E mit einem Betätigungsstrang 3 verbunden. Das Gehäuse 10 und entsprechend auch das Übertragungselement 2 sind in diesem Fall gekrümmt ausgestaltet mit einem Radius um den Drehpunkt D des Hebels 20. Die Funktionsweise der Dämpfungsvorrichtung 1 ist analog wie vorangehend beschrieben.
8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Dämpfungsvorrichtung 1', bei der ein Gehäuse 10' ein dilatantes Fluid F enthält. In dem Gehäuse 10' ist ein Kolbenelement 12' angeordnet und mit einem Übertragungselement 2 verbunden. Das Übertragungselement 2 erstreckt sich entlang einer Betätigungsrichtung V und greift durch Öffnungen in dem Gehäuse 10' hindurch, die gegenüber dem Übertragungselement 2 abgedichtet sind.
Ein dilatantes Fluid hat die Eigenschaft, dass sich die Viskosität des Fluids F aufgrund wirkender Scherkräfte in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit ändert. Je schneller die Schergeschwindigkeit, desto stärker erhöht sich die Viskosität.
Wird das Kolbenelement 12', das bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 die Form einer Gewindeschraube aufweist, in dem Fluid F bewegt, so ändert sich infolge der Bewegung die Viskosität des Fluids F. Bei einer schnellen Bewegung erhöht sich die Viskosität dabei stark, so dass einem weiteren Bewegen des Kolbenelements 12' entgegengewirkt wird. Dementsprechend wird eine weitere Bewegung des Kolbenelements 12' bei einem crashbedingten Verstellen gesperrt, so dass ein mit dem Übertragungselement 2 verbundenes Funktionsteil (Türschloss) nicht betätigt werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9, das im Wesentlichen funktionsgleich dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist, weist das Kolbenelement 12' eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Wiederum wird infolge eines schnellen Verstellens des Kolbenelements 12' in dem Fluid F sich die Viskosität des Fluids F erhöhen und dadurch, bei einer crashbedingten Verstellung, eine weitere Bewegung des Kolbenelements 12' gesperrt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10, das wiederum im Wesentlichen funktionsgleich mit den Ausführungsbeispielen gemäß 8 und 9 ist, sind in dem Kolbenelement 12', das im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, Strömungsöffnungen 120' vorgesehen. Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß 9 wird das Kolbenelement 12' damit nicht an seinem äußeren Rand umströmt, sondern das dilatante Fluid F strömt durch die Strömungsöffnungen 120' hindurch. Analog dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 5 ist das Kolbenelement 12' bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 gegenüber dem Gehäuse 10' abgedichtet.
Für das dilatante Fluid können beispielsweise Materialien eingesetzt werden, wie sie aus der DE 30 25 562 A1 und der DE 39 17 456 A1 bekannt sind.
Unter einem dilatanten Fluid werden allgemein nicht-newtonsche Flüssigkeiten bzw. fließfähige Medien verstanden, deren Viskosität mit zunehmender Schergeschwindigkeit ansteigt. Einfache und gut bekannte Medien dieser Stoffklasse sind Mischungen aus Hefepulver und Wasser, aber auch Zahnpasta.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei gänzlich anders gearteten Ausführungsformen zum Einsatz bringen.
Insbesondere ist eine Dämpfungsvorrichtung der beschriebenen Art nicht nur als Crashsperre bei einem Türschloss einsetzbar, sondern auch bei gänzlich anders gearteten Fahrzeugteilen. Überall dort, wo eine ungewollte, unbeabsichtigte Betätigung in einem Crashfall zu verhindern ist, kann eine Dämpfungsvorrichtung der hier beschriebenen Art zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfungsvorrichtung
10, 10': Gehäuse
100: Halterung
101: Befestigungselemente
102: Dichtung
103: Innere Mantelfläche
104: Innere Stirnseite
105: Öffnung
106: Abstandselemente
11: Deckel
110: Clipselemente
111: Innenseite
112: Öffnung
12, 12': Kolbenelement
120, 120': Strömungsöffnung
121: Dichtung
122: Rand
2: Übertragungselement
20: Hebel
3: Betätigungsstrang
31, 32: Bowdenzug
4: Türgriff
5: Türschloss
A: Ausgangsstellung
B: Betätigungsstellung
C: Durchmesser
D: Drehpunkt
E: Befestigungsstelle
F: Dilatantes Fluid
L1, L2: Abstand
R1, R2: Raum
V: Betätigungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006011206 U1 [0005]
DE 19910328 A1 [0006]
DE 3025562 A1 [0078]
DE 3917456 A1 [0078]

Claims

Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug, mit – einem ein Fluid enthaltendes Gehäuse, – einem Übertragungselement, das mit der Funktionskomponente gekoppelt ist und beim Betätigen der Funktionskomponente im normalen Gebrauch entlang einer Betätigungsrichtung bewegt wird, und – einem in dem Gehäuse entlang der Betätigungsrichtung beweglich angeordneten, mit dem Übertragungselement gekoppelten Kolbenelement, das zwischen einer Ausgangsstellung bei nicht betätigter Funktionskomponente und einer Betätigungsstellung bei betätigter Funktionskomponente verstellbar ist, wobei das Kolbenelement in der Ausgangstellung einen ersten Raum mit dem Gehäuse begrenzt, der über eine Strömungsöffnung in Fluidverbindung mit einem anderen, zweiten Raum steht und dessen Volumen sich durch Verstellen des Kolbenelements in die Betätigungsrichtung hin zu der Betätigungsstellung vergrößert, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des ersten Raums (R1, R1') in der Betätigungsstellung (B) des Kolbenelements (12) mindestens doppelt so groß ist wie das Volumen des ersten Raums (R1, R1') in der Ausgangsstellung (A) des Kolbenelements (12).
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des ersten Raums (R1, R1') in der Betätigungsstellung (B) des Kolbenelements (12) mindestens zehnmal so groß ist wie das Volumen des ersten Raums (R1, R1') in der Ausgangsstellung (A) des Kolbenelements (12).
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen kreiszylindrischen inneren Raum einschließt, den das Kolbenelement (12) in den ersten Raum (R1, R1') und den zweiten Raum (R2, R2') teilt.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsöffnung (120) an dem Kolbenelement (12) ausgebildet ist und eine Fluidverbindung für einen Fluidaustausch zwischen dem ersten Raum (R1, R1') und dem zweiten Raum (R2, R2') schafft.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsöffnung (120) durch einen Spalt zwischen einer Wandung (103) des Gehäuses (12), entlang derer sich das Kolbenelement (12) bei einer Betätigung bewegt, und dem Kolbenelement (12) gebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Kolbenelement (12) und das Gehäuse (10) eingeschlossene erste Raum (R1, R1') nach außen hin für einen Fluidaustausch mit dem zweiten Raum (R2, R2') ausschließlich über die Strömungsöffnung (12) abgedichtet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) eine innere Mantelfläche (103) und eine innere Stirnseite (104) aufweist, wobei das Kolbenelement (12) in der Ausgangsstellung (A) einen ersten Abstand (L1) und in der Betätigungsstellung einen gegenüber dem ersten Abstand (L1) mindestens doppelt, insbesondere mindestens zehnmal so großen zweiten Abstand (L1') entlang der Betätigungsrichtung (V) zu der inneren Stirnseite (104) aufweist.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des ersten Abstands (L1) des Kolbenelements (12) von der inneren Stirnseite (104) in der Ausgangsstellung (A) und des Durchmessers (C) des Kolbenelements (12) quer zur Betätigungsrichtung (V) 1 zu 5, vorzugsweise 1 zu 10 beträgt.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (12) in seiner Ausgangsstellung (A) an zumindest einem Abstandselement (106) des Gehäuses (10) anliegt.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Abstandselement (106) an der dem Kolbenelement (12) zugeordneten inneren Stirnseite (104) des Gehäuses (10) einstückig angeformt ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (2) durch eine Stange ausgebildet ist, die mit der Funktionskomponente (5) verbunden ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) durch einen Deckel (11) verschlossen ist und der Deckel (11) zusammen mit dem Gehäuse (10) und dem Kolbenelement (12) den zweiten Raum einschließt.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Gehäuse (10) enthaltene Fluid als dilatantes Fluid (F) ausgebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung zum Verhindern einer crashbedingten Betätigung einer Funktionskomponente in einem Fahrzeug, mit – einem ein Fluid enthaltendes Gehäuse, – einem Übertragungselement, das mit der Funktionskomponente gekoppelt ist und beim Betätigen der Funktionskomponente im normalen Gebrauch entlang einer Betätigungsrichtung bewegt wird, – einem in dem Gehäuse entlang der Betätigungsrichtung beweglich angeordneten Kolbenelement, das zwischen einer Ausgangsstellung bei nicht betätigter Funktionskomponente und einer Betätigungsstellung bei betätigter Funktionskomponente in dem im Gehäuse enthaltenen Fluid verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid als dilatantes Fluid (F) ausgebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (12) durch eine an dem Übertragungsmittel (2) angeordnete Gewindeschraube ausgebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (12) zylindrisch ausgebildet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (1) direkt in einem die Funktionskomponente (5) mit einem Betätigungselement (4) verbindenden Betätigungsstrang (3) angeordnet ist.
Dämpfungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (1) mit einem die Funktionskomponente (5) mit einem Betätigungselement (4) verbindenden Betätigungsstrang (3) gekoppelt, aber außerhalb des Kraftflusses des Betätigungsstrangs (3) angeordnet ist.