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Stelleinrichtung, insbesondere zur Türverriegelung bei Kraft-
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fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Stelleinrichtung, insbesondere
zur Türverriegelung bei Kraftfahrzeugen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
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Eine Stelleinrichtung mit diesen Merkmalen ist aus der US-PS 3 243
216 bekannt. Gegenüber anderen bekannten Ausführungen hat diese Stelleinrichtung
den Vorteil, daß in den Endlagen das Abtriebselement vom Antriebsmotor vollständig
entkoppelt ist, so daß eine leichtgängige manuelle Verstellung des Abtriebselementes
möglich ist. Vorteilhaft ist weiter der verhältnismäßig geringe Steuerungsaufwand
für den Antriebsmotor, da dieser sich nur in einer Drehrichtung dreht. Allerdings
entspricht diese bekannte Anlage nach der US-PS 3 243 216 nicht allen Anforderungen
hinsichtlich der Betriebssicherheit. Die Schubstange ist bei dieser bekannten Ausführung
über eine Überlastfeder mit dem Schieber gekoppelt, die es ermöglicht, daß die Schubstange
von der einen Endlage in die andere Endlage auch dann umgestellt werden kann, wennn
die Kurbel aufgrund einer Störung außerhalb der Parklage blockiert wird. Dieser
manuelle Verstellvorgang ist aber nur in einer Verstellrichtung möglich und während
des gesamten Verstellweges ist ein beträchtlicher Kraftaufwand erforderlich, denn
diese Überlastfeder muß so ausgelegt sein, daß sie die normalerweise notwendige
Stellkraft von 40 N übertragen kann.
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Besonders nachteilig ist, daß diese Überlastfeder die Schubstange
in ihre Ausgangslage selbstätig zurückzustellen sucht.
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Wenn mittels einer solchen Stelleinrichtuiig eine Kraftfahrzeugtür
verriegelt ist, wird eine bei einem Unfall verletzte Person nur selten in der Lage
sein, schnell genug die Entriegelung aufzuheben und die Tür zu öffnen. Da diese
Überlastfeder außerdem nur in einer Richtung wirkt, ist die Gefahr gegeben, daß
bei ausgefallenem Antriebsmotor das Fahrzeug nicht mehr manuell verriegelt werden
kann.
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Aus der DE-OS 25 40 675 ist eine Stell einrichtung zur Türverriegelung
bei Kraftfahrzeugen bekannt, bei der ein reversierarmer elektrischer Antriebsmotor
verwendet wird, der eine Gewindespindel mit einer Wandermutter antreibt. Diese Wandermutter
und ein schwenkbarer Abtriebshebel sind über eine federbelastete zweiseitig wirkende
Überlastkupplung verbunden, die in den Endpositionen der Wandermutter ausgekuppelt
ist. Auch bei diesem System ist also im Normalfall eine leichtgängige manuelle Verstellung
des Abtriebselementes möglich. Darüberhinaus hat diese Anlage den Vorteil, daß bei
außerhalb der Parklagen blockierter Wandermutter in beiden Richtungen eine manuelle
Verstellung des Abtriebselementes möglich ist, wobei nur kurzzeitig ein erhöhter
Kraftaufwand zur Auslösung der Überlastkupplung notwendig ist. Nachteilig ist allerdings
der verhältnismäßig hohe Aufwand, insbesondere auch zur Drehrichtungsumkehr des
Elektromotors. Nachteilig ist außerdem, daß diese Überlastkupplung bei jedem Verstellvorgang
ausgelöst und damit ein rascher Verschleiß der Rastnocken bzw. Rastaufnahmen zu
befürchten ist. Außerdem ist zur Auslösung dieser überlastkupplung ein erhöhter
Kraftaufwand und damit ein erhöhter Motorstrom notwendig, denn diese Überlastkupplung
muß natürlich so ausgelegt sein, daß sie die größtmögliche Stellkraft übertragen
kann, die aber im praktischen Betrieb nur selten ausgenutzt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,eine Stelleinrichtung
der erstgenannten Art mit einfachsten Mitteln hinsichtlich der Betriebssicherheit
und Funktionstauglichkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Im Gegensatz zu der Ausführung nach der DE-OS 2 540 675 wird bei der
erfindungsgemäßen Ausführung die zusätzlich vorgesehene Rastkupplung nur im Störungsfalle
ausgelöst. Im Normalbetrieb wird dagegen wie bei der US-PS 3 243 216 ohne erhöhten
Kraftaufwand
eine vollständige Entkopplung zwischen Antriebsmotor und Abtriebselement erreicht.
Aufgrund dieses erfinderischen Gedankens kommt man also mit einfachsten Mitteln,
wie noch gezeigt werden wird, zu einer Stelleinrichtung, die die Vorteile der bekannten
Systeme in sich vereinigt. Im Normalbetrieb ist aufgrund der vollständigen Entkopplung
zwischen Antriebsmotor und Abtriebselement eine leichtgängige manuelle Verstellung
möglich. Im Störungsfall, d.h. bei einer außerhalb der Parklage blockierten Kurbel,
ist ebenfalls eine manuelle Verstellung der Schubstange zwischen der Endlagen möglich,
wobei nur während eines kurzen Verstellweges eine erhöhte Verstellkraft zur Auslösung
der Rastkupplung überwunden werden muß, und wobei die Schubstange nach Auslösung
dieser Rastkupplung nicht selbstätig in die Ursprungslage zurückgestellt wird.
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Die zusätzliche, nur im Störungsfalle auslösende Rastkupplung kann
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen Kurbel und Schieber
angeordnet sein, wobei dann der Schieber und die Schubstange starr miteinander verbunden
sind. Sie können daher kostengunstig vorzugsweise aus Kunststoff einstückig gefertigt
sein. Bei einer ersten Variante nach diesem Prinzip könnte die wirksame Länge der
Kurbel entgegen der Kraft einer Feder veränderbar sein. Bevorzugt wird jedoch eine
Ausführung, bei der wenigstens einer der Anschläge am Schieber, mit denen die Kurbel
zusammenwirkt, verstellbar ist und durch eine Feder in eine Ruhelage vorgespannt
ist, in der der Anschlag in die Bewegungsbahn der Kurbel bzw. eines daran fixierten
Kurbelzapfens hineinragen kann.
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Dabei könnte dieser Anschlag in Verstellrichtung des Schiebers beweglich
geführt sein, doch wird einer Lösung der Vorzug gegeben, bei der der Anschlag schwenkbar
am Schieber gelagert ist und entgegen der Kraft einer Feder aus der Bewegungsbahn
der Kurbel bzw. des Kurbelzapfens herausschwenkbar ist.
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Ausgehend von der Konstruktion nach der US-PS 3 243 216 muß man also
zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung
lediglich
die Anschläge in geeigneter Weise federnd am Schieber abstützen, wobei als zusätzliches
Teil jeweils nur ein Gelenkzapfen für jeden Anschlag notwendig ist. Die zwischen
Schieber und Schubstange vorgesehene Überlastfeder bei der bekannten Ausführung
kann nun zur federnden Abstützung dieser schwenkbar gelafrerten Anschläge am Schieber
ausgenutzt werden, so daß ein zusätzliches Teil insoweit nicht erforderlich ist.Es
si2id also nur geringfügige konstruktive Änderungen notwendig, durch die der gesamte
Raumbedarf der Stelleinrichtung nicht vergrößert wird.
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Bei einer anderen Ausführungsvarianten wird die Rastkupplung zwischen
Schieber und Schubstange vorgesehen. Bei dieser Ausführung wird besonders deutlich,
daß die Entkopplung zwischen Antriebsmotor und Abtriebselement im normalen Betriebsfalle
von der Entkopplung im Störungsfalle im Gegensatz zu der Ausführung nach der DE-OS
2 540 675 vollständig getrennt ist.
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Zwar ist es aus der DE-OS 3 031 066 bereits bekannt, zwischen einem
Schieber und einer Schubstange eine Rastkupplung vorzusehen, doch wird auch bei
dieser Ausführung diese Rastkupplung bei jedem Stellvorgang ausgelöst.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht auf eine Stelleinrichtung, Fig. 2 Prinzipdarstellungen
einer ersten Ausführungsform in mehreren Schaltstellungen, Fig. 3 Prinzipdarstellungen
einer zweiten Ausführungsform in mehreren Schaltstellungen, Fig. 4 einen Schnitt
durch eine weitere Ausführungsform in zwei Schaltstellungen und
Fig.
5 ein Schaltbild zur Steuerung des Antriebsmotors der Stelleinrichtung.
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In einem zweiteiligen Gehäuse 10 aus Kunststoff ist ein elektrischer
Antriebsmotor 11 festgelegt, der über ein Zahnradgetriebe 12 mit mehreren Zahnrändern
untersetzt schließlich ein Zahnrad 13 antreibt. Von diesem Zahnrad 13 steht ein
Zapfen 14 ab, der sich folglich auf einer Kreisbahn K bewegt. Dieses Zahnrad 13
mit dem Zapfen 14 hat damit die Funktion einer Kurbel, die im folgenden insgesamt
mit 15 bezeichnet wird.
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In dem Gehäuse 10 ist ein aus Kunststoff gespritzter Schieber 20 in
Richtung der Doppelpfeile P verschiebbar gelagert.
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Der Schieber 20 trägt einstückig zwei Anschläge 21 und 22, die mit
dem Kurbelzapfen 14 zusammenwirken. Mit dem Schieber 20 ist eine Schubstange 23
gekoppelt, die ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Schloß in einer Fahrzeugtür
in bekannter Weise verriegeln oder entriegeln kann. Diese Schubstange ist also als
Abtriebselement der Stelleinrichtung anzusehen.
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Man erkennt aus Fig. 1, daß der Abstand A zwischen den Anschlägen
21 und 22 in Verstellrichtung des Schiebers 20 kleiner ist als der Radius der Kurbel,
d.h. also kleiner als der Abstand des Zapfens 14 vom Drehpunkt M des Zahnrades 13.
Dies ermöglicht einen großen Hub des Schiebers 20 bei einem gegebenen Kurbelradius.
Der Abstand A in Verstellrichtung des Schiebers 20 könnte zur Vergrößerung des Hubes
weiter verkleinert werden, er muß jedoch geringfügig größer sein als der Durchmesser
des Kurbelzapfens 14. Auch der Abstand B der beiden Anschläge 21 und 22 quer zur
Verstellrichtung des Schiebers 20 ist nur geringfügig größer als der Durchmesser
der Kurbelzapfens 14. In der dargestellten einen Parklage ist also der Kurbelzapfen
durch Abschalten des Antriebsmotors 11 derart stillgesetzt, daß er sich mittig zwischen
den Verstellbahnen der beiden Anschläge 21 und 22 befindet.
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Entsprechendes gilt auch für die andere Parklage des Kurbelzapfens
nach einem Schwenkwinkel von 180 Grad. In dieser
Parklage ist also
der Schieber 20 von der Kurbel 15 vollständig entkoppelt und der Schieber 20 mit
der daran gekoppelten Schubstange 23 kann leichtgängig manuell von einer Endlage
in die andere Endlage verstellt werden.
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Fig. 1 soll nur den Grundaufbau einer Stelleinrichtung für eine Türverriegelungsanlage
in Kraftfahrzeugen zeigen.
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Anhand der verschiedenen Abbildungen in Fig. 2 soll nun der Grundgedanke
der vorliegenden Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert werden.
Diese Zeichnungen zeigen den Grundgedanken der Erfindung zwecks besserer Übersichtlichkeit
nur schematisch.
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An dem in einer bei 24 angedeuteten Führung verschiebbar gelagerten
Schieber 20 sind über Gelenkzapfen 25 je zwei Anschläge 21 und 22 schwenkbar angelenkt.
Beide Anschläge werden durch jeweils eine Druckfeder 26 in eine Ruhelage vorgespannt,
in der sie an Haltelappen 27 anliegen. In dieser Ruhelage ragt wenigstens einer
der Anschläge in die kreisförmige Bewegungsbahn des Kurbelzapfens 14 hinein. Schubstange
23 und Schieber 20 sind bei diesem Ausführungsbeispiel starr miteinander verbunden.
Sie sind vorzugsweise einstückig aus Kunststoff gespritzt.
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In der in Fig. 2a gezeichneten Stellung des Schiebers 20 bzw.
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der Schubstange 23 soll eine Türverriegelungsanlage eines Kraftfahrzeuges
entriegelt sein. Schieber 20 und Kurbel zapfen 14 sind vollständig voneinander entkoppelt.
Dreht sich nun das Zahnrad 13, bewegt sich der Kurbelzapfen 14 auf der angedeuteten
Kreisbahn und schlägt schließlich an dem Anschlag 22 an.
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Während eines darauf folgenden Teils der Schwenkbewegung dieses Kurbelzapfens
14 wird der Anschlag 22 und damit auch der Schieber 20 mitgenommen, bis er schließlich
die Lage gemäß Fig. 2b erreicht. Der Kurbelzapfen 14 bewegt sich noch
gerinfügig
weiter, bis er einen Schwenkwinkel von 180 Grad durchlaufen hat und dann wieder
mittig zwischen den Bewegungsbahnen der beiden Anschläge 21 und 22 liegt. In dieser
anderen Parklage ist wiederum eine vollständige Entkopplung zwischen Kurbel und
Schieber gegeben. In dieser Stellung des Schiebers 20 soll das Schloß in der Kraftfahrzeugtür
verriegelt sein. Man erkennt also aus dem Vergleich von Fig. 2a und Fig. 2b, daß
bei einem Stellvorgang der eine Anschlag 22 durch die Kurbel aus der Bewegungsbahn
der Kurbel herausbewegt und dafür der andere Anschlag 21 in die Bewegungsbahn der
Kurbel eingefahren wird. Bewegt sich die Kurbel durch entsprechende Ansteuerung
des Antriebsmotors wiederum um einen Schwenkwinkel von 180 Grad im Uhrzeigersinne
ausgehend von der Stellung nach Fig 2b, wird wieder die Entriegelungsstellung E
nach Fig. 2a erreicht. Dabei wird der Anschlag 21 aus der Bewegungsbahn des Kurbelzapfens
14 herausbewegt und dafür der andere Anschlag 22 in die Bewegungsbahn hineinbewegt.
Fig. 2c zeigt schematisch die Stelleinrichtung, wenn ausgehend von der motorisch
ausgeführten Verriegelungsstellung V nach Fig. 2b die Schubstange 23 und der Schieber
20 manuell in die Entriegelungsstellung E bewegt ist.
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Bei diesen Stellvorgängen während eines normalen Betriebsablaufes
werden die Anschläge 21 und 22 nicht aus der dargestellten Ruhelage herausgeschwenkt.
Die mit diesen verstellbaren Anschlägen realisierte Rastkupplung 29 zwischen der
Kurbel 15 und dem Schieber 20 ist im normalen Betriebsfall also wirkungslos.
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Fig. 2d zeigt eine Stellung des Schiebers in einem Störungsfall. Der
Kurbelzapfen 14 hat einen Stellvorgang zur Verriegelung des Schlosses durchlaufen,
seine Parklage aber nicht erreicht. Dieser Störungsfall kann vorkommen, wenn während
des Stellvorganges die Spannungsversorgung für den elektrischen Antriebsmotor ausfällt.
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29 Fig. 2e soll nun die Wirkung der Rastkupplung zwischen der Kurbel
und dem Schieber verdeutlichen. Man erkennt daraus, daß der Anschlag 22 entgegen
der Kraft der Druckfeder 26 aus seiner normalen Bewegungsbahn und vor allem aus
der Bewegungsbahn des Kurbelzapfens 14 herausgeschwenkt wird. Anschließend federt
der Anschlag 22 von der gestrichelt dargestellten Lage wieder in seine gezeigte
Ruhelage zurück. Bei diesem manuellen Stellvorgang muß also nur während eines kurzen
Verstellweges eine erhöhte Verstellkraft zur Auslösung dieser Rastkupplung überwunden
werden. Nach diesem kurzen Verstellweg können Schubstange und Schieber leichtgängig
in die Entriegelungsstellung E bewegt werden und es ist besonders wichtig, daß eine
selbstätige Rückstellung nicht gegeben ist. Auch bei einer außerhalb der Parklage
blockierten Kurbel ist also eine manuelle Verstellung des Schlosses ohne Schwierigkeiten
möglich.
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In Fig. 2f ist schließlich noch angedeutet, daß diese Rastkupplung
zwischen dem Kurbelzapfen 14 und den Anschlägen 21 bzw. 22 am Schieber 20 zugleich
auch als Überlastkupplung wirkt. Kann nämlich aufgrund von unvermeidlichen Toleranzen
die Schubstange 23 ihre Endlage nicht erreichen, wird der Motor bzw. die Kurbel
nicht außerhalb der Parklage blockiert.
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Vielmehr drückt der Kurbelzapfen 14 den Anschlag 21 kurzzeitig aus
der Bewegungsbahn der Kurbel heraus, wie das gestrichelt angedeutet ist. Anschließend
erreicht der Kurbelzapfen 14 seine Parklage, in der der Motor stillgesetzt wird.
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Damit ist also ein Blockierschutz für den Motor realisiert.
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Die Abbildungen in Fig. 3 zeigen schematisch ein Ausführungs-29 beispiel
mit einer Rastkupplung zwischen dem Schieber 20 und der Schubstange 23. Die Schubstange
23 ist dabei in einem Führungskanal 30 des Schiebers 20 beweglich geführt. Die Schubstange
und der Führungskanal haben ellen sich entsprechenden, vorzugsweise rechteckigen
Querschnitt. In dem in den Führungskanal hineinragenden Abschnitt hat die Schubstange
23 einen Durchbruch 31, so daß seitlich zwei schmale, parallel zueinander verlaufende
Stege 32 und 33 gebildet sind.
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Diese Stege sind elastisch auslenkbar und tragen Rastnasen
34,
die federnd in entsprechende Rastaufnahmen 35 in den Seitenwänden 36 des Führungskanals
30 am Schieber 20 eingreifen.
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Bei Verwendung eines geeigneten Werkstoffes für die Schubstange kann
die Elastizität dieser Stege 32 bzw. 33 zur Übertragung der größtmöglichen Verstellkraft
ausreichen. Allerdings ist bei Verwendung von Kunststoffen die übertragbare Verstellkraft
bei größeren Temperaturschwankungen oft nicht ausreichend konstant, so daß zusätzlich
eine Druckfeder 37 vorgesehen werden sollte, die die Rastnasen in Richtung auf die
Seitenwände des Führungskanals 30 vorspannt.
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Die Fig. 3a und 3b zeigen die Stelleinrichtung wieder in der Entriegelungsstellung
E bzw. der Verriegelungsstellung V.
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Bei Stellvorgängen ohne Störung bleiben die Rastnasen 34 in den entsprechenden
Rastaufnahmen 35 und die dadurch gebildete Rastkupplung 29 ist also funktionslos.
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Fig. 3c zeigt wieder einen Störungsfall, wo der Kurbelzapfen 14 außerhalb
seiner Parklage blockiert ist. Wird nun aus dieser Verriegelungsstellung die Schubstange
23 in die Ent-29 riegelungsstellung bewegt, wird die Rastkupplung gelöst, und die
Rastnasen 34 werden aus den entsprechenden Rastaufnahmen 35 herausgedrückt. Dabei
wird also die Schubstange 23 relativ zum Schieber 20 verstellt, was aus einem Vergleich
der Figuren 3c und 3d ersichtlich ist. Auch bei dieser Ausführung werden also die
quer zur Verstellrichtung federnden Rastnasen während des Normalbetriebes nicht
beansprucht, so daß eine lange Lebensdauer gewährleistet ist. Nur im Störungsfalle
rasten die Rastnasen aus ihren Rastaufnahmen aus, was bei Verwendung von Kunststoffteilen
einen gewissen Verschleiß zur Folge haben könnte.
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Um die Betriebssicherheit weiter zu erhöhen, wird daher eine Ausführung
gemäß Fig. 4 vorgeschlagen. Dabei ist an der Schubstange 23 eine sich in deren Längsrichtung
erstreckende Blattfeder 40 aus Metall fixiert, die vorzugsweise mittig eine Rastnase
41 aufweist. Diese Rastnase 41 greift in eine
Rastaufnahme 42 in
der Seitenwand des Führungskanales am Schieher 20 ein.
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Fig. 4b macht die Auslenkung dieser Blattfeder 40 deutlich, wenn die
Schubstange 23 im Störungsfall relativ zum Schieber 20 verschoben wird.
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Fig. 5 zeigt noch ein Schaltbild zur Ansteuerung des elektrischen
Antriebsmotors 11 einer solchen Stelleinrichtung.
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Ein erster Wechselschalter 50 wird synchron mit der Kurbel 15 gesteuert.
Dieser Wechselschalter 50 kann dadurch realisiert werden, daß man auf dem Zahnrad
13 Schaltscheiben 51 und 52 anbringt, die mit entsprechenden Kontaktfedern 53,54
und 55 zusammenwirken. Ein zweiter Wechselschalter 60 wird vom Schieber 20 gesteuert.
In der dargestellten Schaltstellung der Wechselschalter 50 bzw. 60 ist der Motor
11 stromlos und damit der Kurbelzapfen in einer Parklage stillgesetzt, denn über
den Wechselschalter 60 wird der Kontaktfeder 54 Strom zugeführt. Diese Kontaktfeder
54 liegt auf der Schaltscheibe 51 auf, während die mit dem Motor verbundene Kontaktfeder
53 auf der Schaltscheibe 52 aufliegt.
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Wird nun manuell ein Schloß in einer Fahrzeugtür betätigt und damit
der Schieber 20 und damit auch der Wechselschalter 60 in seine andere Schaltstellung
umgestellt, wird der Motor über die Kontaktfeder 55, die Schaltscheibe 52 und die
Kontaktfeder 53 gespeist, bis die Kontaktfeder 53 nach einem Drehwinkel von 180
Grad auf die andere Schaltscheibe 51 auffedert. Damit werden über die Anschlüsse
70 und 71 die Stelleinrichtungn im Kraftfahrzeug angesteuert und beispielsweise
alle Türen verriegelt. Wichtig in diesem Zu--sammenhang ist, daß der eine Wechselschalter
60 von dem Schieber 20 gesteuert wird. Dies ist bei der Ausführung nach Fig. 2 nicht
problematisch, weil ja Schieber 20 und Schubstange 23 dort starr miteinander gekoppelt
sind. Bei den Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 ist aber die Rastkupplung gerade
zwischen Schieber und Schubstange vorgesehen. Deshalb muß man bei diesen Ausführungen
dafür Sorge
tragen, daß über die Schubstange 23 der Schieber 20
auch dann verstellbar ist, wenn die Rastnasen nicht in die entsprechenden Rastaufnahmen
eingreifen. Andernfalls könnte nämlich durch Betätigung der Schubstange 23 der Schieber
20 und damit auch der Wechselschalter 60 nicht betätigt werden. Man muß also die
Rastkupplung zwischen Schieber und Scliubstange so auslegen, daß bei einer in Park]age
stillgesetzten Kurbel der Schieber von der Schubstange mitgenommen wird. Dies läßt
sich durch geeignete Auslegung der Federkraft der Blattfeder 40 bzw. der Druckfeder
37 erreichen, wobei ja zu berücksichtigen ist, daß der Verstellkraft nur geringe
Reibungskräfte in der Führung des Schiebers entgegenwirken, da Schieber und Kurbel
vollständig voneinander entkoppelt sind.
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Man kann also sagen, daß die zusätzliche Rastkupplung bei den Ausführungen
nach den Fig. 3 und 4 eine Art Schlepp- und Grenzkraftkupplung ist, die eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen Schieber und Schubstange mit hoher Übertragungskraft bei eingerasteter
Rastnase und mit einer geringeren Übertragungskraft bei ausgerasteter Rastnase sicherstellt.
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