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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Betätigungsvorrichtung
bzw. einen Aktuator, insbesondere für ein Fahrzeugtürschloß, nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Beispielsweise bei Zentralverriegelungsanlagen
eines Kraftfahrzeugs ist es zweckmäßig, neben einer automatischen Öffnung bzw.
Servoöffnung
eine manuelle Öffnenbarkeit
zur Verfügung
zu stellen. Durch diese mechanische Redundanz kann gewährleistet
werden, daß die
Zentralverriegelungsanlage bzw. deren einzelne Schlösser auch
bei Ausfall des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs betätigt werden
können.
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Das Vorsehen einer mechanischen Redundanz
zieht jedoch erhöhte
Kosten und ein vergrößertes Gewicht
nach sich.
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Aus der
DE 199 13 590 A1 ist eine
Zentralverriegelungsanlage für
ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher ein Zentralverriegelungshebel
mittels einer mit Exzenterstiften ausgebildeten Abtriebsscheibe
elektromotorisch bzw. automatisch verstellbar ist. Neben dieser
automatischen Verstellbarkeit ist auch eine manuelle Verstellung
möglich,
wobei hier als nachteilig empfunden wird, daß durch den elektrischen Antrieb
verursachte mechanisch und/oder elektrisch bedingte Reibungswiderstände überwunden
werden müssen.
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Die
EP 0 711 891 B1 beschreibt einen Kraftfahrzeug-Türenverschluß mit einem
Zentralverriegelungsantrieb und einem davon angetriebenen Zentralverriegelungshebel.
Bei diesem Verschluss treibt eine Spindel ein mit einem Mitnehmerzapfen
ausgebildetes Antriebselement an, welches mit einem Zentralverriegelungshebel
3 in
Wirkverbindung steht. Hierbei sind Anschlagflächen einer mit dem Mitnehmerzapfen
zusammen wirkenden Bewegungsaufnahme des Zentralverrieglungshebels
im wesentlichen kreisbogenförmig
um die Schwenkachse des Zentralverriegelungshebels verlaufend ausgebildet, wobei
die Steuerung des Zentralverrieglungsantriebs durch das Anlaufen
des Mitnehmerzapfens an diese Anschlagfläche erfolgt.
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Eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeugtürschloss
ist aus der
DE 199 61
247 A1 bekannt.
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Ferner ist aus der
DE 199 04 663 C2 eine Betätigungsvorrichtung
für ein
Fahrzeugschloss mit einem Nocken und einem Verstellhebel einer ersten und
zweiten Beaufschlagungskurve bekannt, bei der der Nocken die zweite
Beaufschlagungskurve beaufschlagt, aber die Beaufschlagung senkrecht
zur Richtung einer durch die Achsen vom Nockenrad und Verstellhebel
aufgespannten Ebene erfolgt.
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Aus der
DE 40 28 992 A1 ist ein
Türschloss für Kraftfahrzeuge
bekannt, welches ein Schlossblech, eine daran gelagerte und eine
Aufnahme für ein
Schließelement
aufweisende Drehfalle, eine Sperrklinke für die Drehfalle und einen Auslösehebel besitzt, über den
die Sperrklinke von der Drehfalle wegschwenkbar ist und dessen Kopplung
mit der Sperrklinke durch einen zwischen einer ersten und einer
zweiten Position umstellbaren Verriegelungshebel lösbar ist.
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Die
DE 196 31 869 A1 offenbart ein Kraftfahrzeugtürschloss
mit einem Gehäuse
mit einer darin angeordneten Sperrklinke für eine Schlossfalle mit einer
von einem Türaußengriff
und vorzugsweise auch von einem Türinnengriff zur Sperrklinke
verlaufenden Kraftwirkungskette, über die die Sperrklinke zum
Auslösen
der Schlossfalle und Öffnen
der Kraftfahrzeugtür
betätigbar
ist. Dieses Kraftfahrzeug-Türschloss
weist auf einer Steuerscheibe über
deren Umfang verteilt angeordnete Steuernoppen für verschiedene Funktionsstellungen
auf.
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Schließlich betrifft die
DE 36 05 601 C1 einen Kraftfahrzeugtürverschluss,
dessen wesentliche Bestandteile eine Gabelfalle, eine Sperrklinke
sowie ein zylindrischer Schließbolzen
mit einem im Querschnitt größeren Schließbolzenkopf
sind, wobei eine Gabelöffnung
der Gabelfalle den Schließbolzen
umfasst und die Gabelfalle auf ihrer Oberfläche eine insbesondere geräuschdämpfende
Beschichtung aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen Betätigungsmechanismus
zur Verfügung
zu stellen, welcher in einfacher Weise sowohl elektrisch als auch
manuell betätigbar
ist, wobei die manuelle Betätigung
möglichst
leichtgängig
sein soll.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine Betätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Mit der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
ist eine elektrisch angetriebene sowie eine manuelle Verstellung
eines Verstellhebels in einfacher und preiswerter Weise realisierbar.
Gegenüber herkömmlichen
Lösungen
zeichnet sich die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
durch verringerte Kosten und verringertes Gewicht aus. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
eignet sich insbesondere zur Verwendung im Rahmen von Kfz-Schlössern, beispielsweise
auch im Rahmen von Zentralverriegelungsanlagen für Kraftfahrzeuge.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Mitnehmers
mit unterschiedlich verlaufenden Beaufschlagungskurven erlaubt in
einfacher Weise eine gewünschte
Beaufschlagung eines mit dem Verstellhebel in Wirkverbindung stehenden
Nockens.
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Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Beaufschlagung
der Beauschlagungskurve durch den wenigstens einen Nocken in Richtung
einer durch die Drehachse des Verstellhebels und die Drehachse des
Nockenrades verlaufenden Ebene ist gegenüber herkömmlichen Lösungen eine wesentlich geringere
Verstellzeit bzw. Umlegzeit für
den Verstellhebel realisierbar, d.h. Leerhübe sind auf ein Minimum reduzierbar.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, daß der Verstellhebel bei der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
wesentlich schmaler, d.h. kleiner bauend, ausgebildet werden kann,
als dies bei herkömmlichen
Betätigungsvorrichtungen möglich war.
Gegenüber
herkömmlichen
Lösungen ist
auch eine Dimensionierung des mit dem Verstellhebel zusammen wirkenden
Nockenrades weniger Restriktionen unterworfen, als dies gemäß dem Stand
der Technik der Fall war. Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist insgesamt
auf kleinem Bauraum realisierbar, wodurch auch Gewicht einsparbar
ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
erstreckt sich die erste Beaufschlagungskurve (Anschlag- bzw. Stopkurve)
des Mitnehmers im wesentlichen entlang einer um die Drehachse des
Verstellhebels verlaufenden Kreisbahn, und die zweite Beaufschlagungskurve
(Betätigungskurve)
im wesentlichen schräg
zu dieser Kreisbahn. Mit dieser Ausgestaltung der Beaufschlagungskurven
kann gewährleistet
werden, daß eine
Wechselwirkung zwischen den Nocken des Nockenrades und der zweiten
Beaufschlagungskurve zu einer Verschwenkung des Verstellhebels führt, während eine
Wechselwirkung zwischen den Nocken und der ersten Beaufschlagungskurve
lediglich radiale Kräfte
bezüglich
der Drehachse des Verstellhebels auf den Mitnehmer überträgt, so daß hierdurch
keine Verschwenkbewegung des Verstellhebels verursacht wird.
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Es erweist sich als zweckmäßig, zwei
jeweilige Endpositionen des Verstellhebels definierende Anschläge vorzusehen.
Diese Anschläge
dienen zur genauen Definition der Endpositionen, d.h. beispielsweise
bei Verwendung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
im Rahmen eines Schlosses insbesondere einer Verriegelungs- und
Entriegelungsposition, und tragen dazu bei, die Belastung eines
die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
beaufschlagenden Motors möglichst
gering zu halten.
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Es ist bevorzugt, den Verstellhebel
in seinen jeweiligen Endpositionen mittels Federbeaufschlagungsmitteln
zu beaufschlagen. Mit derartigen Mitteln kann ein sicherer und zuverlässiger Verbleib
des Verstellhebels in einer seiner Endpositionen gewährleistet
werden.
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Zweckmäßigerweise weisen die Federbeaufschlagungsmittel
eine bistabile Feder auf. Eine derartige Feder, welche auch als
Flip-Flop-Feder bezeichnet wird, sorgt dafür, daß im Falle einer Nockenbeaufschlagung
des Verstellhebels nur über
einen Teil des Verstellweges bzw. Verschwenkweges das Erreichen
der jeweiligen Endpositionen sicher gewährleistet werden kann.
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Es erweist sich als zweckmäßig, die
Nocken im wesentlichen vierseitig oder dreiseitig auszubilden. Derartig
ausgebildete Nocken sind relativ einfach bereitzustellen und können durch
Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen Mitnehmer die gewünschten
Wechselwirkungseffekte, d.h. einerseits Verstellung bzw. Verschwenkung
des Verstellhebels bei Wechselwirkung mit der ersten Mitnehmerkurve,
und andererseits Sperrung bzw. Selbsthemmung der Verschwenkbewegung
bei Wechselwirkung mit der zweiten Mitnehmerkurve, gewährleisten.
Insbesondere ist es möglich,
die Nocken zur Mitte des Nockenrades hin spitz zulaufend auszubilden. Hierdurch
ist es möglich,
den Wechselwirkungsbereich, in welchem eine blockierende Wechselwirkung zwischen
Nockenrad und Verstellhebel auftreten könnte, zu minimieren, was sich
insbesondere im Falle eines Stromausfalls während einer Verstellung als
günstig
erweist.
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Die jeweiligen Ecken zwischen den
Seiten der Nocken können
beispielsweise abgerundet ausgebildet werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
sind über
den Umfang des Nockenrades verteilt drei oder vier Nocken vorgesehen.
Mit einer derartigen Nockenanzahl sind die erfindungsgemäß angestrebten
Wechselwirkungseffekte in effektiver Weise durchführbar. Insbesondere
sind Leerhübe des
Nockenrades durch diese Maßnahme
weiter minimierbar. Die Nocken können
gleichmäßig oder
ungleichmäßig über den
Umfang des Nockenrades verteilt angeordnet sein. Insgesamt kann
durch eine entsprechende Wahl der Nockenzahl die Verstellzeit der Betätigungsvorrichtung
optimiert werden, wobei auch beispielsweise ein, zwei, fünf oder
mehr Nocken denkbar sind.
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Es erweist sich ferner als vorteilhaft,
die Nocken und/oder den Mitnehmer mit einer Puffereinrichtung auszubilden.
Mittels derartiger Puffermittel, beispielsweise Gummipuffer oder
Federblätter,
ist eine Geräuschentwicklung
bei Auftreffen eines Nockens auf den Mitnehmer minimierbar.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben.
In dieser zeigt
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1 eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
in schematischer Darstellung in Draufsicht in einer ersten Arbeitsposition,
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2 die
Betätigungsvorrichtung
gemäß 1 in einer zweiten Arbeitsposition,
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3 die
Betätigungsvorrichtung
gemäß 1 in einer dritten Arbeitsposition,
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4 die
Betätigungsvorrichtung
gemäß 1 in einer vierten Arbeitsposition,
und
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5 die
Betätigungsvorrichtung
gemäß 1 in einer fünften Arbeitsposition.
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In 1 ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung
schematisch dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet.
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Die Vorrichtung 10 weist
ein mit Nocken 13a bis 13d ausgebildetes Nocken-
bzw. Schneckenrad 11 auf, welches über eine von einem Elektromotor 21 angetriebene
Schnecke 20 antreibbar ist. Der Elektromotor 21 ist
reversierend ausgebildet, so daß das Nockenrad 11 in
beide Drehrichtungen drehbar um eine reell oder virtuell ausgebildeten
Drehachse 11a ist.
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Die Vorrichtung 10 weist
ferner einen Verstellhebel 12 auf, der um eine (reelle
oder virtuell ausgebildete) Achse 12a verschwenkbar ist.
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Die Verschwenkbarkeit des Verstellhebels 12 ist
begrenzt durch zwei Anschläge 15a, 15b, durch
welche gleichzeitig Endpositionen des Verstellhebels definiert werden.
Hierbei entspricht beispielsweise die Endposition des Verstellhebels 12,
in der dieser an dem Anschlag 15a anliegt, einer Verriegelungsstellung
eines Ver- und Entriegelungshebels eines Kfz-Schlosses bzw. einer
Kfz-Zentralverriegelung, und die durch den Anschlag 15b definierte
Stellung des Verstellhebels entsprechend einer Entriegelungsposition.
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Mit dem Verstellhebel 12 zusammenwirkende
Mechanismen, Hebel oder Beaufschlagungselemente, durch welche insgesamt
ein Schloß oder
Verriegelungsmechanismus realisierbar ist, sind der Anschaulichkeit
halber nicht dargestellt. Es sei jedoch an dieser Stelle angemerkt,
daß die
dargestellte Betätigungsvorrichtung
insbesondere im Rahmen einer Kraftfahrzeug-Zentralverriegelung einsetzbar
ist.
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Der Verstellhebel 12 wird
in seinen beiden Endpositionen, welche durch die Anschläge 15a bzw. 15b definiert
sind, mittels einer nicht gezeigten bistabilen Feder (Flip-Flop-Feder) zurückgehalten.
Eine derartige Feder sorgt auch dafür, daß auch ohne weitere Betätigung der
sich in einer Zwischenposition zwischen den Endpositionen befindliche
Hebel 12 in eine der Endpositionen belastet wird.
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Das äußere Ende des Verstellhebels 12 ist, insbesondere
einstöckig,
mit einem Mitnehmer 14 ausgebildet, welcher mit den Nocken 13a bis 13d in der
weiter unten beschriebenen Weise zusammenwirkt. Hierbei ragt entsprechend
der Mitnehmer 14 in die Drehbahn der Nocken 13a bis 13d,
während
der übrige
Verstellhebel 12 oberhalb oder unterhalb dieser Drehbahn,
zweckmäßigerweise
im wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsrichtung des Nockenrades 11,
liegt.
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In den Figuren sind die Nocken im
wesentlichen viereckig (mit abgerundeten Kanten) dargestellt. Es
ist ebenfalls möglich,
wie beispielsweise in 1 mittels
der gestri chelten Linie 13d' dargestellt, die
Nocken im wesentlichen dreieckig, das heißt zur Drehachse des Nockenrades 11 hin
spitz zulaufend, auszubilden.
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Der Mitnehmer 14 weist eine
erste (bzgl. der Drehachse 12a innere) Beaufschlagungskurve 14a, und
zwei zweite Beaufschlagungskurven 14b auf.
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Die Beaufschlagungskurve 14a ist
so ausgebildet, daß sie
sich entlang einer um die Drehachse 12a des Verstellhebels 12 verlaufenden
Kreisbahn erstreckt. Die zweiten Beaufschlagungskurven 14b erstrecken
sich schräg
zu dieser Kreisbahn, d.h. die zweiten Beaufschlagungskurven schneiden
eine derartige Kreisbahn.
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Der Mitnehmer 14 weist ferner
eine dritte Begrenzungskurve 14c, welche beispielsweise
konzentrisch zu der ersten Beaufschlagungskurve 14a verläuft, auf.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
findet keine Wechselwirkung zwischen der Begrenzungskurve 14c und
den Nocken 13a bis 13d statt, wobei dies bei alternativen
Ausführungsformen
denkbar wäre.
Wie aus der 1 ersichtlich
verlaufen die zwei zweiten Beaufschlagungskurven 14b zwischen den
ersten und dritten Kurven derart, daß sich in etwa eine trapezförmige Form
des Mitnehmers 14 ergibt.
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Der durch die Wechselwirkung der
Nocken 13a bis 13d mit dem Mitnehmer 14 sich
ergebende Bewegungsablauf der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung wird nun
im einzelnen beschrieben.
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Es sei angemerkt, dass zur Minimierung
eines bei einer Wechselwirkung zwischen dem Mitnehmer 14 und
den Nocken 13a bis 13d auftretenden Geräusches die
Nocken und/oder der Mitnehmer mit Puffermitteln ausgebildet sein
können.
Bei spielhaft ist in 1 mit
19 ein auf dem Mitnehmer ausgebildeter Gummipuffer dargestellt.
Die Oberfläche
dieses Gummipuffers 19 ist bündig mit der übrigen Beaufschlagungskurve 14a ausgebildet.
Derartige Gummipuffer 19 können an sämtlichen Orten des Mitnehmers 14 vorgesehen
sein, an denen eine Wechselwirkung mit Nocken stattfindet. Auch
die Nocken können
aus einem entsprechenden Material hergestellt sein.
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In 1 erkennt
man, daß der
Verstellhebel 12 in der durch den Anschlag 15a definierten
Endposition positioniert ist. Der Verstellhebel 12 ist
in dieser Position manuell frei schwenkbar zwischen den beiden Endpositionen.
Dies bedeutet beispielsweise, daß auch bei einem Ausfall des
Antriebs 20, 21 eine Verriegelung oder Entriegelung
eines Kfz-Schlosses wahlweise durchführbar ist.
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Am Ende des Verstellweges ist der
Verstellhebel vom Antrieb entkoppelt und kann manuell ohne Widerstand
betätigt
werden. Bei manueller Betätigung
des Verstellhebels kommt es zu keiner Mitnahme des Nockenrades bzw.
des Antriebs 20, 21. Die manuelle Betätigung des
Verstellhebels zwischen seinen Endpositionen erweist sich insgesamt
gemäß der vorliegend
dargestellten Betätigungsvorrichtung als
sehr leichtgängig.
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Bewegt sich nun das Nockenrad 11 aufgrund eines
entsprechenden Antriebs durch den Antrieb 20, 21 gegen
den Uhrzeigersinn (in 1 mittels
Pfeil P dargestellt), kommt es zunächst noch nicht zu einer Wechselwirkung
zwischen den Nocken 13a bis 13d und dem Mitnehmer 14.
Diese Situation ist in 2 dargestellt,
in der man erkennt, daß trotz
der Bewegung des Nockenrades 11 der Verstellhebel 12 in
seiner (linken) Endposition verbleibt.
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Erst in der in 3 dargestellten Drehlage des Nockenrades
11 kommt es zu einer Beaufschlagung des Verstellhebels 12 durch
den Nocken 13d. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem
Nocken 13d und der linken Beaufschlagungskurve 14b wird der
Verstellhebel 12 um die Achse 12a im Uhrzeigersinn
verschwenkt (dargestellt mittels des Pfeiles Q)
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Der Nocken 13d wirkt zweckmäßigerweise so
lange mit der Beaufschlagungskurve 14b zusammen, bis der
Verstellhebel 12 aufgrund der Wirkung der (nicht dargestellten)
bistabilen Feder in die zweite, durch den Anschlag 15b definierte
Endposition belastet wird.
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Zweckmäßigerweise gleichzeitig mit,
oder unmittelbar nach dem Erreichen der zweiten Endposition trifft
der Nocken 13a auf die erste Beaufschlagungskurve 14a (wie
in 4 dargestellt). Hierdurch ist
das Nockenrad 11 an einer weiteren Drehung gehindert. Durch
das Anlaufen des Nockens 13a gegen die Beaufschlagungskurve 14a wird
nun der Antriebsbewegung des Motors 21 ein erheblicher
Widerstand entgegengesetzt, so daß der Motorstrom sprunghaft
ansteigt. Zweckmäßigerweise
wird dies schaltungstechnisch ausgewertet, um den Motor auszuschalten
bzw. stromlos zu schalten.
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In 4 erkennt
man ferner analog zur Situation in 1,
daß auch
hier der Verstellhebel 12, unabhängig von einem elektrischen
bzw. automatischen Antrieb, manuell zwischen den Endpositionen, die
durch die Anschläge 15a, 15b definiert
sind, verschwenkbar ist. Die manuelle Verschwenkbarkeit muß auch hier
als besonders leichtgängig
bezeichnet werden, da eine Verdrehung des Nockenrades 11 bzw.
des hiermit in Wirkverbindung stehenden Antriebs 20, 21 und
hiermit einhergehende Reibungseffekte vermieden werden können.
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Soll nun der Verstellhebel 12 elektromotorisch
wieder in seine ursprüngliche,
im vorliegenden Beispiel linke Endposition verfahren werden, ist
eine Umkehr der Drehbewegung des Nockenrades 11 mittels
einer entsprechenden Umkehrung des Antriebs 20, 21 vorzunehmen.
Diese Situation ist in 5 dargestellt,
in der die Drehbewegung des Nockenrades 11 (nun im Uhrzeigersinn)
mittels des Pfeils P' veranschaulicht
ist. Es kommt hierbei zu einer Wechselwirkung zwischen dem Nocken 13b und
der (rechten) Beaufschlagungskurve 14b.
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Bezüglich der in den 1 und 4 dargestellten Endpositionen ist zur
Wechselwirkung des hier jeweils an der Beaufschlagungskurve 14a anliegenden Nockens 13a folgendes
festzuhalten: In dieser Position übt der Nocken 13a bedingt
durch den kreisbahnförmigen
Verlauf der Beaufschlagungskurve 14a um die Drehachse 12a auf
die Beaufschlagungskurve 14a eine rein radiale Kraft aus,
so daß keine weitere
Kraftbeaufschlagung des Verstellhebels 12 um seine Drehachse 12a erfolgt
bzw. ausgeübt
wird. Eine weitere Verlagerung des Verstellhebels 12 kann hierdurch
vermieden werden. Mit dieser Maßnahme ist
die Belastung des Antriebs 20, 21, gegenüber herkömmlichen
Lösungen
reduziert, so daß die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
insgesamt gegenüber
herkömmlichen
Lösungen
preiswerter zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Wie erläutert ist die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
so ausgebildet, daß sie
bei Ausfall des elektrischen Antriebs und der Notwendigkeit der manuellen
Betätigung
keine Selbsthemmung aufweist. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung
liegt darin, dass sie beispielsweise im Falle eines Override einer
Zentralverriegelungseinrichtung nach einem Abschließen eines Kraftfahr zeugs
mittels dieser Zentralverriegelungseinrichtung keine Initialisierung
benötigt,
und ohne Verzögerungen
einsatzbereit ist. In der geschilderten Situation besteht keine
Notwendigkeit einer erneuten Kopplung der Betätigungsvorrichtung mit der
Zentralverriegelungseinrichtung, da sich die Betätigungsvorrichtung stets in
redundanter bzw. neutraler Stellung befindet, und in einer entsprechenden
Drehrichtung zum Schließen
bzw. Öffnen
betätigbar
ist.