DE10134931A1 - Schließvorrichtung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zum Ver- und Entriegeln eines Türschlosses mit Hilfe eines Antriebes (14). Um ohne wesentlich größere Dimensionierung des Antriebes (14) eine besonders schnelle Entriegelung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, beim Verriegeln mit Hilfe des Antriebes (14) einen Energiespeicher aufzuladen und die in dem Energiespeicher, der vorzugsweise als Federelement (32) ausgebildet ist, gespeicherte Energie zum schnellen Entriegeln des Türschlosses beim Auslösen eines entsprechenden Signals in eine Öffnungsbewegung umzusetzen. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen die geforderten kurzen Entriegelungszeiten bei Schließanlagen mit "Keyless-Entry"-Funktion.

Description

• Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Ver- und Entriegeln eines Türschlosses mit Hilfe eines Antriebs sowie einer Schließvorrichtung mit einem Aktuatorelement zum Ver- und Entriegeln eines Türschlosses, wobei ein Antrieb das Aktuatorelement wahlweise zwischen einer das Türschloß verriegelnden und einer das Türschloß entriegelnden Stellung bewegt.
• Derartige Zentralverriegelungsantriebe sind seit langer Zeit bekannt und benötigen beispielsweise bei der Verwendung eines Elektromotors, der über eine Motor-Getriebeeinheit wirkt, je nach Last, Spannung und Temperatur 100 Millisekunden bis 400 Millisekunden Zeit, um den Schließzustand eines Türschlosses zu ändern.
• In jüngster Zeit wurden Schließsysteme mit der sogenannten "Keyless-Entry"-Funktion realisiert, bei welcher der Benutzer zum Entriegeln des Fahrzeuges nicht mehr das Türschloß mechanisch oder durch Druck auf einen Fernbedienungsknopf entriegelt, sondern eine drahtlose, automatische Erkennung eines Chips erfolgt, den der Benutzer bei sich trägt. Die Entriegelung soll allerdings erst dann erfolgen, wenn der Benutzer tatsächlich nach dem Türgriff greift, wobei die verbleibende Zeit zum Entriegeln des Schlosses sehr kurz ist, bevor der Benutzer den Türgriff in die geöffnete Stellung bewegt. Die erforderlichen Schaltzeiten lassen sich mit konventionellen Antrieben nicht erreichen und würden den Einsatz entsprechend stärkerer Antriebe erfordern, die ein höheres Gewicht verursachen und einen größeren Bauraum benötigen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Ver- und Entriegeln von Türschlössern zu schaffen, das mit relativ kleinen Antrieben einen schnellen Entriegelungsvorgang ermöglicht. Gegenstand der Erfindung ist auch die Schaffung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei welchem beim Verriegeln mit Hilfe des Antriebes ein Energiespeicher aufgeladen wird und die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zum schnellen Entriegeln beim Auslösen eines entsprechenden Signals in eine Öffnungsbewegung umgesetzt wird.
• Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die hohe Schaltgeschwindigkeit lediglich beim Entriegelungsvorgang erforderlich ist, während beim Schließvorgang relativ viel Zeit zur Verfügung steht, so daß der Schließvorgang erfindungsgemäß genutzt wird, einen Energiespeicher aufzuladen, dessen Energie beim angeforderten schnellen Öffnungsvorgang in Bewegungsenergie umgesetzt wird. Der Vorteil dieser Lösung besteht vor allem darin, daß der Antrieb selbst nicht größer dimensioniert zu sein braucht als bei bisherigen Lösungen, so daß Gewichts- und Bauraumprobleme nicht zu erwarten sind.
• Besonders bevorzugt ist die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dahingehend, daß zur Speicherung der Energie ein Federelement beim Verriegeln vorgespannt wird, das mit Hilfe von Verriegelungsmitteln arretiert wird, die beim Entriegeln schlagartig gelöst werden.
• Federelemente sind deswegen besonders geeignet, weil die gespeicherte Energie beim Entriegeln unmittelbar in eine Bewegung umgesetzt werden kann, was Vorteile im Hinblick auf eine leichte, kleine und kostengünstige Konstruktion bietet. Neben theoretisch denkbaren pneumatischen oder hydraulischen Federelementen finden vorzugsweise Federelemente Verwendung, die die Energie durch Formänderung speichern, wie z. B. Schraubenfedern, deren besonderer Vorzug in der im Verhältnis zum Eigengewicht und zum Bauraum großen speicherbaren Energiemenge liegt.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wie eingangs bereits erwähnt, auch eine Schließvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Diese besitzt ein Aktuatorelement zum Ver- bzw. Entriegeln des Türschlosses, wobei ein Antrieb das Aktuatorelement wahlweise zwischen einer das Türschloß verriegelnden und einer das Türschloß entriegelnden Stellung bewegt, wobei erfindungsgemäß ein Energiespeicher vorgesehen ist, der in der das Türschloß verriegelnden Stellung des Aktuatorelements aufgeladen ist und bei einer Auslösung seine Energie abgibt und dadurch das Aktuatorelement mit oder ohne Unterstützung des Antriebes in seine das Türschloß entriegelnde Stellung bewegt.
• Wie bereits erwähnt ist der Einsatz eines Federelements als Energiespeicher besonders vorteilhaft, das in einer das Türschloß verriegelnden Stellung des Aktuatorelements vorgespannt ist.
• Als Antrieb ist bevorzugt ein Elektromotor vorgesehen, der über eine Getriebeeinheit auf das Aktuatorelement wirkt. Elektromotoren haben sich in den vergangenen Jahren als Antrieb derartiger Schließvorrichtungen durchgesetzt, wenngleich auch der Einsatz eines pneumatischen oder hydraulischen Antriebes zum Ver- bzw. Entriegeln des Türschlosses denkbar ist.
• Bevorzugt ist ein vom Antrieb getrennt ausgebildeter Aktuator zum Auslösen des Energiespeichers zum schnellen Entriegeln des Türschlosses vorgesehen, der beispielsweise auf die Verriegelungsmittel wirkt und für eine Freigabe des verriegelten Federelements sorgen kann. Geeignete Aktuatoren sind beispielsweise Elektromotoren oder -magneten.
• Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das Aktuatorelement als linear beweglicher Stößel ausgebildet ist. Neben einer ebenfalls denkbaren Ausbildung als drehbar gelagerter Hebel kann ein derartiges Aktuatorelement sehr einfach mit dem Antrieb und auch mit einem Federelement gekoppelt werden, wobei ein konstruktiv einfacher und platzsparender Aufbau möglich ist.
• Beispielsweise kann im Falle eines linear geführten Aktuatorstößels als Federelement eine Schraubenfeder zwischen dem Aktuatorstößel und einer ortsfesten Abstützung vorgesehen sein, wobei das Federelement unmittelbar oder über ein auf dem Stößel sitzendes Zwischenelement mittelbar auf den Stößel wirken kann. Die Ausbildung eines Zwischenelementes ist besonders bevorzugt, wobei eine Bewegung des Stößels auch ohne Verlagerung des Zwischenelements bei vorgespanntem Federelement ermöglicht ist. Eine derartige Funktion erlaubt die Entriegelung des Türschlosses unabhängig vom Antrieb und dem Federelement und stellt damit eine gegebenenfalls erforderliche Notentriegelung sicher.
• Die Umsetzung der Drehbewegung des Elektromotors in die Linearbewegung des Aktuatorstößels wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Getriebeeinheit eine Spindel aufweist, die in ein Innengewinde in dem Stößel oder in einem Stellelement eingreift, das den Stößel zwischen seinen Stellungen axial verlagert. Der Spindeltrieb ermöglicht wiederum einen sehr kleinen Bauraum und ermöglicht dabei ein großes Übersetzungsverhältnis, wobei wenigstens eine weitere Getriebestufe vorgesehen sein kann, um mit einem relativ kleinen Antriebsmotor mit höherer Drehzahl auch Federelemente mit hoher Federrate vorspannen zu können.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Aktuator des Energiespeichers auf ein Verriegelungselement wirkt, das den Stößel oder das Zwischenelement in seiner Arretierstellung verriegelt. Dies bedeutet, daß der Stößel unabhängig vom Eingriff der Verriegelungsmittel beweglich bleibt, um die zuvor erwähnte Notentriegelung zu gewährleisten. Bei getrenntem Stellelement und Stößel ist es auch denkbar, daß die Verriegelungsmittel das Stellelement und den Stößel axial zueinander verriegeln, so daß beim Entriegeln zunächst der Stößel zum Entriegeln des Türschlosses verstellt wird und durch eine anschließende Verfahrbewegung das Stellelement dem Stößel nachfährt, wobei die Verriegelungsmittel dann selbsttätig oder auf elektrischer Auslösung hin die beiden Elemente wieder zueinander verrasten, so daß die Rückbewegung gemeinsam durch den Antrieb erfolgt.
• Wie bereits erwähnt, können die Verriegelungsmittel mit einem Stellmotor gekoppelt sein, wobei dieser vorzugsweise die Verriegelungsmittel zum Auslösen des Energiespeichers aus einem formschlüssigen Eingriff mit dem Stößel, dem Zwischenelement und/oder dem Stellelement bewegt. Beispielsweise können die Verriegelungsmittel als drehbares Zahnradsegment ausgebildet sein, das durch den Stellmotor des Aktuators aus dem Eingriffsbereich einer entsprechenden Verzahnung an dem Stößel, dem Zwischenelement und/oder dem Stellelement gedreht werden kann.
• In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Getriebeeinheit eine Kupplung angeordnet ist, die beim Auslösen des Antriebsmotors eine Verbindung zu dem Aktuatorstößel herstellt.
• Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß der Motor normalerweise nicht mit dem Aktuatorstößel gekoppelt ist, d. h. bei einer Schnellentriegelung muß der Motor nicht mitbewegt werden, so daß die Auslösezeit verringert wird. Auch bei einer manuellen Entriegelung bringt die Entkopplung des Motors von dem Aktuatorstößel Vorteile. Zweckmäßig ist beispielsweise die Ausbildung der Kupplung als Fliehkraftkupplung, die eine schlüssige Verbindung nur dann herstellt, wenn der Motor angelaufen ist.
• Eine Alternativlösung könnte beispielsweise auch vorsehen, daß die Getriebeeinheit abhängig von der Drehrichtung des Motors unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweist, wie sie beispielsweise durch Freiläufe und entsprechend zugeordnete Zahnradpaarungen realisierbar sind. So wäre es denkbar, daß der Motor beim Entriegelungsvorgang sich nur um einen sehr kleinen Drehwinkel bewegt, wobei die Steilenergie in diesem Fall vom Energiespeicher aufgebracht wird, während bei der Schließbewegung der Motor eine Vielzahl von Umdrehungen ausführt und dabei den Energiespeicher auflädt.
• Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Schrägansicht eines offenen Gehäuses einer Schließvorrichtung zum Ver- und Entriegeln eines Türschlosses;
• Fig. 2 eine schematische Ansicht der Schließvorrichtung nach Fig. 1 und
• Fig. 3 einen Querschnitt der Schließvorrichtung nach Fig. 1.
• In Fig. 1 ist eine Schließvorrichtung 10 zum Ver- und Entriegeln eines Türschlosses (nicht gezeigt) dargestellt. In einem Gehäuse 12 sitzt ein elektrischer Antriebsmotor 14, auf dessen Welle ein Antriebsritzel 16 sitzt, in welches eine Fliehkraftkupplung integriert ist. Das Ritzel 16 treibt ein auf einer Spindel 20 (siehe Fig. 2 und 3) sitzendes Zahnrad 18 an. Die Spindel 20 greift in ein Innengewinde in einer Bohrung 22 in einem Aktuatorstößel 24 ein, der durch eine Öffnung 26 aus dem Gehäuse ragt und über einen Mitnehmerkopf 28 verfügt, der auf einen Hebel (nicht gezeigt) des Türschlosses wirkt.
• Auf dem Aktuatorstößel 24 sitzt ein hülsenförmiges Zwischenelement 30, das unter der Wirkung einer Schraubenfeder 32, die an einem Gehäuseteil 34, das auch zur Lagerung der Spindel 20 dient, abgestützt ist, gegen einen Absatz 36 der Spindel 20 gedrückt wird. In der in den Abbildungen dargestellten eingezogenen Stellung des Aktuatorstößels 24, die der verriegelten Stellung des Türschlosses entspricht, ist die Schraubenfeder 32 maximal gespannt, wobei das Zwischenelement 30 mit Hilfe einer auf seinem Außenumfang vorgesehenen Verzahnung durch ein drehbar gelagertes Zahnradsegment als Verriegelungsmittel arretiert ist. Ein zweiter Elektromotor 40 wirkt über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 42 auf das Zahnradsegment 38 und erlaubt dessen Verdrehen, so daß eine Aussparung 44 des Zahnradsegments 38 in den Bereich der Verzahnung des Zwischenelements 30 bewegt wird und dieses dadurch freigibt.
• Soll mit der gezeigten Schließvorrichtung 10 eine Schnellentriegelung eines Türschlosses durchgeführt werden, um beispielsweise bei einer Schließanlage mit "Keyless-Entry"- Funktion eine Entriegelung durchzuführen, bevor der Benutzer den Türgriff betätigt, wird der zweite Motor 40 angesteuert, der nahezu lastfrei und entsprechend schnell das Zahnradsegment 38 mit seiner Aussparung 44 verdreht und dadurch das Zwischenelement 30 freigibt. Unter der Wirkung der vorgespannten Schraubenfeder 32, die über das Zwischenelement 30 und den Absatz 36 auf den Stößel 24 wirkt, wird dieser schlagartig unter Entspannung der Feder aus dem Gehäuse 12 ausgefahren und entriegelt das Türschloß. Der Motor 14 wird bei diesem Vorgang nicht mit bewegt, da er durch eine in das Ritzel 16 integrierte Fliehkraftkupplung (nicht gezeigt) nicht dauerhaft mit dem Spindeltrieb gekoppelt ist.
• Denkbar ist auch eine Variante, bei welcher die Spindel auf ein von dem Aktuatorstößel getrenntes Stellelement wirkt, wobei durch einen Aktuatormotor eine Axialverriegelung zwischen dem Stellelement und dem Stößel aufgehoben wird, wodurch die vorgespannte Schraubenfeder den Stößel aus dem Gehäuse bewegen kann. Bei einer solchen Lösung kann es erforderlich sein, daß der Antriebsmotor anschließend das Stellelement dem bereits verfahrenen Stößel nachführt, wobei die Verriegelung dann nach dem Erreichen einer Lage des Stellelements, die der ausgefahrenen Stellung des Aktuatorstößels entspricht, wieder einrasten kann, so daß der Stößel bei einer Rückbewegung des Stellelements wieder in das Gehäuse mitgenommen werden kann.
• Bei der gezeigten Ausführungsform wird bei einem Verriegelungsvorgang der elektrische Motor 14 ausgelöst, der dann über die geschlossene Fliehkraftkupplung das Ritzel 16 und über das Zahnrad 18 die Spindel 20 in eine Rotationsbewegung versetzt. Die axial festgelegte Spindel sorgt über das Innengewinde 22 des Aktuatorstößels 24 dafür, daß dieser vergleichsweise langsam in das Gehäuse 12 zurückbewegt wird, wobei über den Absatz 36 und das Zwischenelement 30 die Schraubenfeder 32 wieder gespannt wird. Da für den Schließvorgang vergleichsweise viel Zeit zur Verfügung steht, kann ein vergleichsweise schwach dimensionierter Elektromotor 14 bei einer ausreichenden Gesamtübersetzung, die sich aus der Übersetzung der Zahnradstufe 16, 18 und der Übersetzung des Spindeltriebs 20 errechnet, eine Vorspannung einer Schraubenfeder 32 mit relativ großer Federrate erfolgen.
• Sobald der Aktuatorstößel 24 seine das Türschloß verriegelnde, in das Gehäuse 12 eingezogene Stellung (siehe auch Fig. 1 bis 3) erreicht hat, wird beispielsweise über einen Mikroschalter der Motor 40 ausgelöst und verriegelt durch entsprechendes Verdrehen des Zahnradsegments 38 das Zwischenelement 30, so daß die in der Schraubenfeder 32 gespeicherte Energie für einen neuen Schnellentriegelungsvorgang zur Verfügung steht.
• Durch die axial bewegliche Führung des Zwischenelements 30 auf dem Aktuatorstößel 24 kann dieser unabhängig von dem Zwischenelement beispielsweise durch einen manuellen Eingriff oder auch durch Auslösen des Elektromotors 14 auf konventionelle Art und Weise in seine das Türschloß entriegelnde Stellung bewegt werden, so daß in jedem Fall eine Notentriegelung gewährleistet ist. Denkbar ist es auch, auf die Schnellentriegelung nur im Bedarfsfall zurückzugreifen, um die mechanischen Teile des Schlosses nur in diesem besonderen Anforderungsfall den erhöhten Belastungskräften der Schnellentriegelung auszusetzen.

Claims (16)

1. Schließvorrichtung mit einem Aktuatorelement (24) zum Ver- und Entriegeln eines Türschlosses, wobei ein Antrieb (14) das Aktuatorelement (24) wahlweise zwischen einer das Türschloß verriegelnden und einer das Türschloß entriegelnden Stellung bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Energiespeicher (32) vorgesehen ist, der in der das Türschloß verriegelnden Stellung des Aktuatorelements (24) aufgeladen ist und bei einer Auslösung seine Energie abgibt und dadurch das Aktuatorelement (24) mit oder ohne Unterstützung des Antriebes (14) in seine das Türschloß entriegelnde Stellung bewegt.

2. Schließvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiespeicher ein Federelement (32) vorgesehen ist, das in einer das Türschloß verriegelnden Stellung des Aktuatorelements (24) vorgespannt ist.

3. Schließvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein Elektromotor (14) vorgesehen ist, der über eine Getriebeeinheit (16, 18, 20) auf das Aktuatorelement (24) wirkt.

4. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Antrieb (14) getrennt ausgebildeter Aktuator (40) zum Auslösen des Energiespeichers (32) zum schnellen Entriegeln des Türschlosses vorgesehen ist.

5. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktuatorelement ein linear beweglicher Aktuatorstößel (24) ist.

6. Schließvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (32) zwischen dem Aktuatorstößel (24) und einer ortsfesten Abstützung (34) als Federelement vorgesehen ist.

7. Schließvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (32) über ein Zwischenelement (30) mittelbar auf den Stößel (24) wirkt, wobei eine Bewegung des Stößels unabhängig von einer Verlagerung des Zwischenelements (30) bei vorgespanntem Federelement (32) ermöglicht ist.

8. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinheit eine Spindel (20) aufweist, die in ein Innengewinde (20) in dem Stößel (24) oder in einem vom Stößel getrennten Stellelement eingreift, das mit dem Stößel zur gemeinsamen axialen Bewegung verriegelbar ist.

9. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (40) des Energiespeichers (32) auf Verriegelungsmittel (38) wirkt, die den Stößel (24) bzw. das Zwischenelement (30) in seiner das Türschloß verriegelnden Stellung verriegelt.

10. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator des Energiespeichers auf Verriegelungsmittel wirkt, die das Stellelement und den Stößel axial zueinander verriegeln.

11. Schließvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel (38) mit einem Aktuatormotor (40) gekoppelt sind, der sie zum Auslösen des Energiespeichers aus einem formschlüssigen Eingriff mit dem Stößel (24), dem Zwischenelement (30) und/oder dem Stellelement bewegt.

12. Schließvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel als drehbares Zahnradsegment (38) ausgebildet sind.

13. Schließvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Getriebeeinheit (16) eine Kupplung vorgesehen ist, die beim Auslösen des Antriebsmotors (14) eine Verbindung zu dem Aktuatorelement (24) herstellt.

14. Schließvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Fliehkraftkupplung ausgebildet ist.

15. Verfahren zum Ver- und Entriegeln von Türschlössern mit Hilfe eines Antriebes (14), dadurch gekennzeichnet, daß beim Verriegeln mit Hilfe des Antriebes ein Energiespeicher (32) aufgeladen wird und die in dem Energiespeicher (32) gespeicherte Energie zum schnellen Entriegeln des Türschlosses beim Auslösen eines entsprechenden Signals in eine Öffnungsbewegung umgesetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der Energie ein Federelement (32) beim Verriegeln vorgespannt wird, das mit Hilfe von Verriegelungsmitteln (38) arretiert wird, die zum schnellen Entriegeln schlagartig gelöst werden.